[go: up one dir, main page]

ES2978086T3 - Aspartoacylase gene therapy in the treatment of Canavan disease - Google Patents

Aspartoacylase gene therapy in the treatment of Canavan disease Download PDF

Info

Publication number
ES2978086T3
ES2978086T3 ES16858331T ES16858331T ES2978086T3 ES 2978086 T3 ES2978086 T3 ES 2978086T3 ES 16858331 T ES16858331 T ES 16858331T ES 16858331 T ES16858331 T ES 16858331T ES 2978086 T3 ES2978086 T3 ES 2978086T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
mice
raav
treated
aspa
promoter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16858331T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Guangping Gao
Dominic Gessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Massachusetts Amherst
Original Assignee
University of Massachusetts Amherst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Massachusetts Amherst filed Critical University of Massachusetts Amherst
Application granted granted Critical
Publication of ES2978086T3 publication Critical patent/ES2978086T3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/43Enzymes; Proenzymes; Derivatives thereof
    • A61K38/46Hydrolases (3)
    • A61K38/50Hydrolases (3) acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5), e.g. asparaginase
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • A61K45/06Mixtures of active ingredients without chemical characterisation, e.g. antiphlogistics and cardiaca
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K48/00Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy
    • A61K48/005Medicinal preparations containing genetic material which is inserted into cells of the living body to treat genetic diseases; Gene therapy characterised by an aspect of the 'active' part of the composition delivered, i.e. the nucleic acid delivered
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0085Brain, e.g. brain implants; Spinal cord
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/28Drugs for disorders of the nervous system for treating neurodegenerative disorders of the central nervous system, e.g. nootropic agents, cognition enhancers, drugs for treating Alzheimer's disease or other forms of dementia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N7/00Viruses; Bacteriophages; Compositions thereof; Preparation or purification thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y305/00Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5)
    • C12Y305/01Hydrolases acting on carbon-nitrogen bonds, other than peptide bonds (3.5) in linear amides (3.5.1)
    • C12Y305/01015Aspartoacylase (3.5.1.15)
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/04Dairy products
    • G01N33/06Determining fat content, e.g. by butyrometer
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • G01N33/5038Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects involving detection of metabolites per se
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/66Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving blood sugars, e.g. galactose
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/68Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids
    • G01N33/6893Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving proteins, peptides or amino acids related to diseases not provided for elsewhere
    • G01N33/6896Neurological disorders, e.g. Alzheimer's disease
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/84Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving inorganic compounds or pH
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2750/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssDNA viruses
    • C12N2750/00011Details
    • C12N2750/14011Parvoviridae
    • C12N2750/14111Dependovirus, e.g. adenoassociated viruses
    • C12N2750/14141Use of virus, viral particle or viral elements as a vector
    • C12N2750/14143Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2750/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssDNA viruses
    • C12N2750/00011Details
    • C12N2750/14011Parvoviridae
    • C12N2750/14111Dependovirus, e.g. adenoassociated viruses
    • C12N2750/14171Demonstrated in vivo effect
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/04Endocrine or metabolic disorders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/24Immunology or allergic disorders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/28Neurological disorders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/28Neurological disorders
    • G01N2800/2814Dementia; Cognitive disorders

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Psychiatry (AREA)

Abstract

En algunos aspectos, la divulgación se relaciona con composiciones y métodos útiles para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, tales como leucodistrofias (por ejemplo, enfermedad de Canavan). En algunas realizaciones, los métodos comprenden administrar a un sujeto un agente de reducción de N-acetilaspartato (NAA) o un agente de reducción de N-acetilaspartato (NAA) en función del perfil metabólico del sujeto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)In some aspects, the disclosure relates to compositions and methods useful for the diagnosis and treatment of neurodegenerative diseases, such as leukodystrophies (e.g., Canavan disease). In some embodiments, the methods comprise administering to a subject an N-acetylaspartate (NAA)-reducing agent or an N-acetylaspartate (NAA)-reducing agent based on the subject's metabolic profile. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Terapia génica con aspartoacilasa en el tratamiento de enfermedad de Canavan Aspartoacylase gene therapy in the treatment of Canavan disease

ANTECEDENTESBACKGROUND

Los trastornos del sistema nervioso central (SNC) suponen una enorme carga económica para la sociedad, con una incidencia y prevalencia crecientes en poblaciones de todo el mundo. Los trastornos neurodegenerativos son un subgrupo de trastornos del SNC causados por diversos factores genéticos y no genéticos con una aparición variable de la enfermedad, por ejemplo, la enfermedad de Canavan, la enfermedad de Alzheimer o la esclerosis múltiple (EM). Un subgrupo de trastornos neurodegenerativos son las leucodistrofias, que son enfermedades que afectan a la sustancia blanca del SNC. La sustancia blanca del SNC está formada por oligodendrocitos que forman la mielina que envuelve los axones neuronales. Una función de los oligodendrocitos es facilitar la propagación del potencial axónico. Central nervous system (CNS) disorders represent a huge economic burden on society, with increasing incidence and prevalence in populations worldwide. Neurodegenerative disorders are a subgroup of CNS disorders caused by a variety of genetic and nongenetic factors with variable disease onset, e.g. Canavan disease, Alzheimer's disease, or multiple sclerosis (MS). A subgroup of neurodegenerative disorders are leukodystrophies, which are diseases affecting the white matter of the CNS. The white matter of the CNS is composed of oligodendrocytes that form the myelin that surrounds neuronal axons. One function of oligodendrocytes is to facilitate the propagation of axonal potential.

El documento de patente WO 2015/127128 describe virus adenoasociados recombinantes (rAAV) que tienen distintas capacidades de orientación tisular, incluidas proteínas de la cápside de AAV y el uso de los rAAV para métodos de transferencia de genes. El documento de patente US 2014/335054 se refiere a rAAV útiles para dirigir transgenes al SNC, por ejemplo, para tratar trastornos relacionados con el SNC. El documento de patente US 2014/142152 describe métodos y composiciones para tratar el cáncer, incluidos los cánceres en los que la expresión o actividad de la aspartocilasa (ASPA) y/o el N-acetilaspartato (NAA) está disminuida. El documento de patente US 2013/0023488 proporciona compuestos para reducir la acumulación de lípidos en una célula que son útiles para el tratamiento de trastornos de lípidos/glucógeno. El documento de patente EP 2261242 se refiere a la identificación de la enzima aspartato-N-acetiltransferasa formadora de NAA y a su uso en el diagnóstico y la detección de fármacos, por ejemplo, en trastornos neurológicos. WO 2015/127128 describes recombinant adeno-associated viruses (rAAVs) having various tissue targeting capabilities, including AAV capsid proteins and the use of rAAVs for gene transfer methods. US 2014/335054 relates to rAAVs useful for targeting transgenes to the CNS, for example, to treat CNS-related disorders. US 2014/142152 describes methods and compositions for treating cancer, including cancers in which aspartocylase (ASPA) and/or N-acetylaspartate (NAA) expression or activity is decreased. US 2013/0023488 provides compounds for reducing lipid accumulation in a cell that are useful for treating lipid/glycogen disorders. Patent document EP 2261242 relates to the identification of the NAA-forming enzyme aspartate-N-acetyltransferase and its use in diagnosis and drug screening, for example in neurological disorders.

SUMARIOSUMMARY

La invención se explica en las reivindicaciones adjuntas. The invention is explained in the appended claims.

La divulgación se refiere, en algunos aspectos, a composiciones y métodos útiles para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades neurodegenerativas. En algunos aspectos, la divulgación se refiere al descubrimiento de que la alteración del metabolismo del N-acetilaspartato (NAA) o la deficiencia de aspartoacilasa (ASPA) desplaza el metabolismo energético en el SNC desde la glucólisis y hacia la beta-oxidación (por ejemplo, metabolismo de ácidos grasos) en sujetos que padecen enfermedades de la sustancia blanca (por ejemplo, enfermedad de Canavan), u otros trastornos neurodegenerativos, tales como la enfermedad de Alzheimer y lesión cerebral traumática. Sin querer ceñirse a ninguna teoría en particular, los métodos y las composiciones descritos en el presente documento identifican y/o corrigen desequilibrios metabólicos en el SNC de un sujeto que padece una enfermedad neurodegenerativa. The disclosure relates, in some aspects, to compositions and methods useful for diagnosing and treating neurodegenerative diseases. In some aspects, the disclosure relates to the discovery that impaired N-acetylaspartate (NAA) metabolism or aspartoacylase (ASPA) deficiency shifts energy metabolism in the CNS away from glycolysis and toward beta-oxidation (e.g., fatty acid metabolism) in subjects suffering from white matter diseases (e.g., Canavan disease), or other neurodegenerative disorders, such as Alzheimer's disease and traumatic brain injury. Without wishing to be bound by any particular theory, the methods and compositions described herein identify and/or correct metabolic imbalances in the CNS of a subject suffering from a neurodegenerative disease.

Aspectos de la divulgación se refieren a métodos para tratar la leucodistrofia en un sujeto que lo necesita. Los métodos pueden comprender la administración al sujeto de un agente reductor de N-acetilaspartato (NAA). Puede haberse determinado que la leucodistrofia está asociada con un desequilibrio metabólico que comprende un cambio de glucólisis a beta-oxidación en el sujeto. Los métodos pueden comprender además detectar el desequilibrio metabólico evaluando los niveles de uno o más factores de glucólisis y/o beta-oxidación (por ejemplo, evaluando los niveles de una molécula informativa o conjunto de moléculas de una vía metabólica, por ejemplo, una o más de las enumeradas en la FIG. 57). Los niveles de uno o más factores de glucólisis y/o beta-oxidación pueden determinarse usando líquido del SNC obtenido del sujeto. Aspects of the disclosure relate to methods of treating leukodystrophy in a subject in need thereof. The methods may comprise administering to the subject an N-acetylaspartate (NAA) reducing agent. The leukodystrophy may have been determined to be associated with a metabolic imbalance comprising a shift from glycolysis to beta-oxidation in the subject. The methods may further comprise detecting the metabolic imbalance by assessing levels of one or more glycolysis and/or beta-oxidation factors (e.g., by assessing levels of a reporter molecule or set of molecules of a metabolic pathway, e.g., one or more of those listed in FIG. 57). The levels of one or more glycolysis and/or beta-oxidation factors may be determined using CNS fluid obtained from the subject.

El tratamiento de una leucodistrofia puede comprender la obtención de líquido del SNC de un sujeto; la detección de un aumento de la beta-oxidación en el líquido del SNC; y, basándose en el aumento detectado de la beta-oxidación, la administración al sujeto de un agente reductor de N-acetilaspartato (NAA). El agente reductor de NAA puede ser ASPA. Treatment for leukodystrophy may involve obtaining CNS fluid from a subject; detecting increased beta-oxidation in the CNS fluid; and, based on the detected increase in beta-oxidation, administering to the subject an N-acetylaspartate (NAA)-reducing agent. The NAA-reducing agent may be ASPA.

El tratamiento de una leucodistrofia puede comprender la medición de un perfil metabólico de una muestra biológica obtenida de un sujeto; la identificación de un desequilibrio metabólico asociado con la leucodistrofia basándose en el perfil metabólico; y la administración al sujeto de un agente reductor de N-acetilaspartato (NAA). El desequilibrio metabólico puede comprender un cambio de la glucólisis a la beta-oxidación. Treatment for leukodystrophy may include measuring a metabolic profile of a biological sample obtained from a subject; identifying a metabolic imbalance associated with leukodystrophy based on the metabolic profile; and administering to the subject an N-acetylaspartate (NAA)-reducing agent. The metabolic imbalance may involve a shift from glycolysis to beta-oxidation.

Una leucodistrofia puede estar asociada con una afección seleccionada del grupo que consiste en la enfermedad de Canavan, adrenomieloneuropatía, enfermedad de Alexander, xantomatosis cerebrotendinosa, enfermedad de Krabbe, leucodistrofia metacrómica, adrenoleucodistrofia, enfermedad de Pelizaeur y enfermedad de Refum. En algunas realizaciones, una leucodistrofia está asociada a la enfermedad de Canavan. A leukodystrophy may be associated with a condition selected from the group consisting of Canavan disease, adrenomyeloneuropathy, Alexander disease, cerebrotendinous xanthomatosis, Krabbe disease, metachromic leukodystrophy, adrenoleukodystrophy, Pelizaeur disease, and Refum disease. In some embodiments, a leukodystrophy is associated with Canavan disease.

La medición del perfil metabólico puede comprender el análisis de la muestra biológica usando cromatografía de líquidos (CL), espectrometría de masas (EM) o cromatografía de líquidos/espectrometría de masas (CL/EM). La medición del perfil metabólico puede comprender el análisis de la muestra biológica usando cromatografía de líquidos de resolución ultra-alta-espectroscopia de masas en tándem (UPLC-EM/EM). Metabolic profiling may involve analysis of the biological sample using liquid chromatography (LC), mass spectrometry (MS), or liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS). Metabolic profiling may involve analysis of the biological sample using ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectroscopy (UPLC-MS/MS).

La muestra biológica puede comprender tejido del SNC o líquido cefalorraquídeo (LCR). El tejido del SNC puede ser tejido cerebral. The biological sample may include CNS tissue or cerebrospinal fluid (CSF). CNS tissue may include brain tissue.

Un perfil metabólico puede comprender un nivel de un primer biomarcador seleccionado del grupo que consiste en glucosa, glucosa-6-fosfato, 3-fosfoglicerato, piruvato, lactato y fosfoenolpiruvato. Un perfil metabólico puede comprender un nivel de un segundo biomarcador seleccionado del grupo que consiste en carnitina, malonilcarnitina, miristoilcarnitina, palmitoilcarnitina, malonilcarnitina y beta-hidroxibutirato. Un perfil metabólico puede comprender además un nivel de uno o más biomarcadores adicionales que indiquen una reducción de la glucólisis del sujeto. El perfil metabólico puede comprender además un nivel de uno o más biomarcadores adicionales que indiquen un aumento de la beta-oxidación del sujeto. A metabolic profile may comprise a level of a first biomarker selected from the group consisting of glucose, glucose-6-phosphate, 3-phosphoglycerate, pyruvate, lactate, and phosphoenolpyruvate. A metabolic profile may comprise a level of a second biomarker selected from the group consisting of carnitine, malonylcarnitine, myristoylcarnitine, palmitoylcarnitine, malonylcarnitine, and beta-hydroxybutyrate. A metabolic profile may further comprise a level of one or more additional biomarkers indicating a reduction in the subject's glycolysis. The metabolic profile may further comprise a level of one or more additional biomarkers indicating an increase in the subject's beta-oxidation.

Un agente reductor de NAA puede seleccionarse del grupo que consiste en una molécula pequeña, una proteína y un ácido nucleico. En algunas realizaciones, un agente reductor de NAA se administra usando un virus adenoasociado recombinante (rAAV). En algunas realizaciones, el rAAV comprende: una proteína de la cápside; y, un ácido nucleico que comprende un promotor unido operativamente a un transgén, por ejemplo, un transgén que codifica aspartoacilasa (ASPA). En algunas realizaciones, el promotor es un promotor específico de astrocitos. En algunas realizaciones, el promotor específico de astrocitos es el promotor de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). An NAA-reducing agent may be selected from the group consisting of a small molecule, a protein, and a nucleic acid. In some embodiments, an NAA-reducing agent is delivered using a recombinant adeno-associated virus (rAAV). In some embodiments, the rAAV comprises: a capsid protein; and, a nucleic acid comprising a promoter operably linked to a transgene, e.g., a transgene encoding aspartoacylase (ASPA). In some embodiments, the promoter is an astrocyte-specific promoter. In some embodiments, the astrocyte-specific promoter is the glial fibrillary acidic protein (GFAP) promoter.

En algunas realizaciones, una proteína de la cápside tiene un serotipo AAV9. In some embodiments, a capsid protein has an AAV9 serotype.

En algunas realizaciones, el rAAV se administra mediante inyección. En algunas realizaciones, la inyección se selecciona del grupo que consiste en inyección intravenosa, inyección intravascular e inyección intraventricular. En algunas realizaciones, la administración da lugar a la expresión del gen en el tejido periférico. En algunas realizaciones, la administración da lugar a la expresión del gen en el tejido del SNC. En algunas realizaciones, la administración da lugar a una expresión del gen restringida a los astrocitos. In some embodiments, the rAAV is administered by injection. In some embodiments, the injection is selected from the group consisting of intravenous injection, intravascular injection, and intraventricular injection. In some embodiments, the administration results in expression of the gene in peripheral tissue. In some embodiments, the administration results in expression of the gene in CNS tissue. In some embodiments, the administration results in astrocyte-restricted expression of the gene.

Los métodos proporcionados en el presente documento pueden comprender además la administración al sujeto de un modulador metabólico de molécula pequeña. Los métodos proporcionados en el presente documento pueden comprender además la prescripción al sujeto de una intervención dietética, en donde la intervención dietética promueve la glucólisis y/o reduce la beta-oxidación en el sujeto. Los métodos proporcionados en el presente documento pueden comprender además la administración al sujeto de un agente inmunosupresor. El agente inmunosupresor puede comprender prednisona o un corticosteroide. El agente inmunosupresor puede administrarse al sujeto antes de la administración del rAAV. The methods provided herein may further comprise administering to the subject a small molecule metabolic modulator. The methods provided herein may further comprise prescribing to the subject a dietary intervention, wherein the dietary intervention promotes glycolysis and/or reduces beta-oxidation in the subject. The methods provided herein may further comprise administering to the subject an immunosuppressive agent. The immunosuppressive agent may comprise prednisone or a corticosteroid. The immunosuppressive agent may be administered to the subject prior to administration of the rAAV.

Aspectos de la divulgación se refieren a métodos para tratar una enfermedad neurodegenerativa. Los métodos pueden comprender: medir un perfil metabólico de una muestra biológica obtenida de un sujeto; identificar un desequilibrio metabólico asociado con la enfermedad neurodegenerativa basándose en el perfil metabólico; y, administrar al sujeto un agente incrementador de N-acetilaspartato (NAA). El desequilibrio metabólico puede comprender una disminución del nivel de N-acetilaspartato (NAA). Los métodos pueden implicar la evaluación de los niveles de una molécula informativa o un conjunto de moléculas de una vía metabólica para establecer un perfil metabólico. Las enfermedades neurodegenerativas pueden seleccionarse del grupo que consiste en enfermedad de Alzheimer, lesión cerebral traumática (LCT), trastorno bipolar, catalepsia, epilepsia (por ejemplo, convulsiones), migraña, enfermedad de Huntington, trastorno por déficit de atención (TDA), trastorno por déficit de atención/hiperactividad (por ejemplo, TDAH), trastorno del espectro autista (por ejemplo, enfermedad de Asperger, autismo, etc.), enfermedad de Parkinson, síndrome de Tourette, depresión clínica, esclerosis múltiple y enfermedad autoinmune (por ejemplo, enfermedad desmielinizante del SNC, miastenia grave, etc.). La medición del perfil metabólico puede comprender el análisis de la muestra biológica usando cromatografía de líquidos (CL), espectrometría de masas (EM) o cromatografía de líquidos/espectrometría de masas (CL/EM). La medición del perfil metabólico puede comprender el análisis de la muestra biológica usando cromatografía de líquidos de resolución ultra-alta-espectroscopia de masas en tándem (UPLC-EM/EM). La muestra biológica puede comprender tejido del SNC o líquido cefalorraquídeo (LCR). El tejido del SNC puede ser tejido cerebral. Aspects of the disclosure relate to methods for treating a neurodegenerative disease. The methods may comprise: measuring a metabolic profile of a biological sample obtained from a subject; identifying a metabolic imbalance associated with the neurodegenerative disease based on the metabolic profile; and, administering to the subject an N-acetylaspartate (NAA) increasing agent. The metabolic imbalance may comprise a decreased level of N-acetylaspartate (NAA). The methods may involve assessing the levels of a reporter molecule or a set of molecules of a metabolic pathway to establish a metabolic profile. Neurodegenerative diseases may be selected from the group consisting of Alzheimer's disease, traumatic brain injury (TBI), bipolar disorder, catalepsy, epilepsy (e.g., seizures), migraine, Huntington's disease, attention deficit disorder (ADD), attention deficit/hyperactivity disorder (e.g., ADHD), autism spectrum disorder (e.g., Asperger's disease, autism, etc.), Parkinson's disease, Tourette syndrome, clinical depression, multiple sclerosis, and autoimmune disease (e.g., CNS demyelinating disease, myasthenia gravis, etc.). Metabolic profiling may comprise analysis of the biological sample using liquid chromatography (LC), mass spectrometry (MS), or liquid chromatography/mass spectrometry (LC/MS). Metabolic profiling may comprise analysis of the biological sample using ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectroscopy (UPLC-MS/MS). The biological sample may include CNS tissue or cerebrospinal fluid (CSF). CNS tissue may include brain tissue.

El desequilibrio metabólico puede no estar causado por una deficiencia de ASPA. El perfil metabólico puede comprender un nivel de uno o más biomarcadores que indiquen un cambio en la glucólisis del sujeto. El perfil metabólico puede comprender un nivel de uno o más biomarcadores que indiquen un cambio en la beta-oxidación del sujeto. The metabolic imbalance may not be caused by an ASPA deficiency. The metabolic profile may comprise a level of one or more biomarkers that indicate a change in the subject's glycolysis. The metabolic profile may comprise a level of one or more biomarkers that indicate a change in the subject's beta-oxidation.

En algunos de los métodos descritos en el presente documento, un agente incrementador de N-acetilaspartato (NAA) puede seleccionarse del grupo que consiste en una molécula pequeña, una proteína y un ácido nucleico. El agente incrementador de N-acetilaspartato (NAA) puede administrarse usando un virus adenoasociado recombinante (rAAV). El rAAV puede comprender: (a) una proteína de la cápside; y, (b) un ácido nucleico que comprende un promotor unido operativamente a un transgén, por ejemplo, un transgén que codifica N-acetilaspartato sintetasa (NAT8L). La proteína de la cápside puede tener un serotipo seleccionado del grupo que consiste en AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV6.2, AAV7, AAV8, AAV9 y AAV.rh10. El rAAV puede administrarse mediante inyección. La inyección puede seleccionarse del grupo que consiste en inyección intravenosa, inyección intravascular e inyección intraventricular. La administración puede dar lugar a la expresión ubicua del transgén. La administración puede dar lugar a la expresión del gen en tejidos periféricos. La administración puede dar lugar a la expresión del gen en el tejido del SNC. Los métodos pueden comprender además la administración de un modulador metabólico de molécula pequeña al sujeto. In some of the methods described herein, an N-acetylaspartate (NAA)-enhancing agent can be selected from the group consisting of a small molecule, a protein, and a nucleic acid. The N-acetylaspartate (NAA)-enhancing agent can be administered using a recombinant adeno-associated virus (rAAV). The rAAV can comprise: (a) a capsid protein; and, (b) a nucleic acid comprising a promoter operably linked to a transgene, for example, a transgene encoding N-acetylaspartate synthetase (NAT8L). The capsid protein can have a serotype selected from the group consisting of AAV1, AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, AAV6, AAV6.2, AAV7, AAV8, AAV9, and AAV.rh10. The rAAV can be administered by injection. The injection may be selected from the group consisting of intravenous injection, intravascular injection, and intraventricular injection. The administration may result in ubiquitous expression of the transgene. The administration may result in expression of the gene in peripheral tissues. The administration may result in expression of the gene in CNS tissue. The methods may further comprise administering a small molecule metabolic modulator to the subject.

Otros aspectos de la divulgación se refieren a métodos para aumentar la producción de ATP en un sujeto. Los métodos pueden implicar la administración a un sujeto de un virus adenoasociado recombinante (rAAV) que comprende un transgén que codifica la enzima ASPA, o la enzima NAT8L. En algunos aspectos, el sujeto no tiene una deficiencia de ASPA o una enfermedad neurodegenerativa. Other aspects of the disclosure relate to methods for increasing ATP production in a subject. The methods may involve administering to a subject a recombinant adeno-associated virus (rAAV) comprising a transgene encoding the ASPA enzyme, or the NAT8L enzyme. In some aspects, the subject does not have an ASPA deficiency or a neurodegenerative disease.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La FIG. 1 muestra datos que ilustran que la terapia génica con rAAV-ASPA restaura el tracto talamocortical, medido por resonancia magnética por tensor de difusión (DTI) para el flujo de agua cerebral. FIG. 1 shows data illustrating that rAAV-ASPA gene therapy restores the thalamocortical tract, as measured by diffusion tensor magnetic resonance imaging (DTI) for cerebral water flow.

La FIG. 2 muestra datos que ilustran que la enfermedad de Canavan (EC) provoca un aumento del consumo de oxígeno para la neuroconectividad funcional, medido por RM funcional en estado de reposo (RMf-ER). FIG. 2 shows data illustrating that Canavan disease (CD) causes increased oxygen consumption for functional neuroconnectivity, as measured by resting-state functional MRI (RS-fMRI).

La FIG. 3 muestra datos que ilustran que la enfermedad de Canavan (EC) provoca un aumento del consumo de oxígeno para la conectividad cortical-subcortical. FIG. 3 shows data illustrating that Canavan disease (CD) causes increased oxygen consumption for cortical-subcortical connectivity.

Las FIG.4A-4B muestran el análisis estadístico del metaboloma de todo el cerebro en ratones naturales (WT) y con gen ASPA inactivado (KO). A los ratones tratados se les administró rAAV-ASPA mediante inyección intravenosa en P1. Los datos del neurometaboloma se analizaron en P25; N=8. La FIG. 4A muestra un Análisis de componentes principales (PCA) de ratones WT (no tratados/tratados) y KO (no tratados/tratados). La FIG. 4B muestra el Análisis de agrupaciones jerárquicas de ratones WT (no tratados/tratados) y KO (no tratados/tratados). Tanto la FIG. 4A como la 4B muestran la agrupación de ratones WT y KO (tratados), lo que indica que el tratamiento con rAAV-ASPA rescata el fenotipo metabólico en ratones CD. FIG. 4A-4B show the statistical analysis of the whole-brain metabolome in wild-type (WT) and ASPA gene knockout (KO) mice. Treated mice were administered rAAV-ASPA via intravenous injection at P1. Neurometabolome data were analyzed at P25; N=8. FIG. 4A shows a Principal Component Analysis (PCA) of WT (untreated/treated) and KO (untreated/treated) mice. FIG. 4B shows the Hierarchical Cluster Analysis of WT (untreated/treated) and KO (untreated/treated) mice. Both FIG. 4A and 4B show the clustering of WT and KO (treated) mice, indicating that rAAV-ASPA treatment rescues the metabolic phenotype in CD mice.

La FIG. 5 muestra datos representativos que se refieren a los niveles de biomarcadores del metabolismo de la glucosa en ratones WT (no tratados y tratados) y KO (no tratados y tratados). A los ratones tratados se les administró rAAV-ASPA. FIG. 5 shows representative data relating to glucose metabolism biomarker levels in WT (untreated and treated) and KO (untreated and treated) mice. Treated mice were administered rAAV-ASPA.

La FIG. 6 muestra datos representativos que se refieren a los niveles de biomarcadores de beta-oxidación en ratones WT (no tratados y tratados) y KO (no tratados y tratados). A los ratones tratados se les administró rAAV-ASPA. FIG. 6 shows representative data relating to beta-oxidation biomarker levels in WT (untreated and treated) and KO (untreated and treated) mice. Treated mice were administered rAAV-ASPA.

La FIG. 7 muestra datos representativos que ilustran la regulación a la baja de los secuestradores de radicales O<2>(por ejemplo, anserina) y sus moléculas precursoras (por ejemplo, cisteína) en ratones CD (KO). El tratamiento con rAAV-ASPA restaura los niveles de anserina y cisteína en ratones KO. FIG. 7 shows representative data illustrating the downregulation of O<2> radical scavengers (e.g., anserine) and their precursor molecules (e.g., cysteine) in CD (KO) mice. Treatment with rAAV-ASPA restores anserine and cysteine levels in KO mice.

La FIG. 8 muestra datos que ilustran que la administración restringida al SNC (intraventricular, ICV) y sistémica (intravenosa, IV) de rAAV-ASPA da lugar a resultados terapéuticos comparables en ratones CD tratados en P1. Los ratones fueron evaluados en P26. FIG. 8 shows data illustrating that CNS-restricted (intraventricular, ICV) and systemic (intravenous, IV) administration of rAAV-ASPA results in comparable therapeutic outcomes in CD mice treated at P1. Mice were evaluated at P26.

La FIG. 9 muestra datos que ilustran que la administración de rAAV-ASPA restaura la movilidad de ratones Nur7 (un modelo de EC leve). Se administró rAAV-ASPA a ratones en varios momentos (por ejemplo, 1 mes de edad, 2,5 meses de edad, 6,5 meses de edad). La función psicomotora se evaluó mediante pruebas de cilindro giratorio y de barra de equilibrio. FIG. 9 shows data illustrating that rAAV-ASPA administration restores mobility to Nur7 mice (a model of mild CD). rAAV-ASPA was administered to mice at various time points (e.g., 1 month of age, 2.5 months of age, 6.5 months of age). Psychomotor function was assessed using rotating cylinder and balance beam tests.

La FIG. 10 muestra datos que ilustran que la función cognitiva (por ejemplo, la memoria de trabajo/espacial) se restaura en ratones Nur7 administrados por vía intravenosa con rAAV-ASPA en P1 y a los 3 meses. FIG. 10 shows data illustrating that cognitive function (e.g., working/spatial memory) is restored in Nur7 mice intravenously administered rAAV-ASPA at P1 and at 3 months.

La FIG. 11 muestra datos que ilustran la eliminación rápida y eficaz de la degeneración esponjosa del SNC en ratones Nur7 que recibieron la administración intravenosa de rAAV-ASPA en P1. La neuropatología se evaluó en P25. FIG. 11 shows data illustrating rapid and efficient clearance of CNS spongy degeneration in Nur7 mice receiving intravenous administration of rAAV-ASPA at P1. Neuropathology was assessed at P25.

La FIG. 12 muestra datos que ilustran que la administración de rAAV-ASPA reduce rápidamente el NAA en el cerebro del ratón Nur7. Los ratones Nur7 fueron tratados con rAAV-ASPA a las 6 semanas de edad y monitorizados a las 7 y 10 semanas de edad mediante neuroimagen. FIG. 12 shows data illustrating that administration of rAAV-ASPA rapidly reduces NAA in the Nur7 mouse brain. Nur7 mice were treated with rAAV-ASPA at 6 weeks of age and monitored at 7 and 10 weeks of age by neuroimaging.

La FIG. 13 muestra datos que ilustran que el tratamiento con rAAV-ASPA restaura el perfil mielinolipídico en ratones CD. En comparación con los ratones WT, los ratones KO presentan niveles significativamente reducidos de esfingolípidos y otros componentes de la mielina. Los ratones CD tratados con rAAV-ASPA muestran un aumento significativo de los componentes de la mielina, tales como la esfinganina. FIG. 13 shows data illustrating that rAAV-ASPA treatment restores the myelinolipid profile in CD mice. Compared to WT mice, KO mice exhibit significantly reduced levels of sphingolipids and other myelin components. rAAV-ASPA-treated CD mice exhibit a significant increase in myelin components such as sphinganine.

La FIG. 14 muestra los patrones de pérdida/aumento de peso en ratones naturales (WT) y modelo de EC (Nur7). Los ratones Nur7 tratados por administración i.v. de rAAV-hASPA de 3.a generación (FKzhAspA-Opt) en P1 muestran un crecimiento similar al de los ratones WT. Los ratones macho y hembra muestran el mismo patrón de pérdida/aumento de peso. FIG. 14 shows the weight loss/gain patterns in wild-type (WT) and CD model (Nur7) mice. Nur7 mice treated by i.v. administration of 3rd generation rAAV-hASPA (FKzhAspA-Opt) at P1 show similar growth as WT mice. Male and female mice show the same pattern of weight loss/gain.

La FIG. 15 muestra la mejora de la salud general de los ratones Nur7 tratados con rAAV-hASPA. Los ratones Nur7 fueron tratados con rAAV-hASPA en p1, p42, p84 o p168 y pesados. Los ratones tratados se compararon con un control de ratón natural (WT). Todos los grupos de tratamiento muestran una normalización/mejora del peso. FIG. 15 shows the improvement in overall health of Nur7 mice treated with rAAV-hASPA. Nur7 mice were treated with rAAV-hASPA at p1, p42, p84, or p168 and weighed. Treated mice were compared to a wild-type (WT) mouse control. All treatment groups show normalization/improvement in weight.

La FIG. 16 muestra datos relacionados con la ventana terapéutica ampliada para el tratamiento de la EC usando rAAV-hASPA. Se trataron ratones Nur7 con rAAV-hASPA en p1, p42, p84 y p168, y se evaluó la función motora mediante cilindro giratorio. Los ratones tratados a las 6 semanas de edad se recuperaron completamente en las 4 semanas posteriores a la inyección. FIG. 16 shows data regarding the expanded therapeutic window for the treatment of CD using rAAV-hASPA. Nur7 mice were treated with rAAV-hASPA at p1, p42, p84, and p168, and motor function was assessed by roller-roller. Mice treated at 6 weeks of age fully recovered within 4 weeks postinjection.

La FIG. 17 muestra datos relacionados con la ventana terapéutica ampliada para el tratamiento de la EC usando rAAV-hASPA. Se trataron ratones Nur7 con rAAV-hASPA en p1, p42 y p84, y se evaluó la función motora mediante la barra de equilibrio. FIG. 17 shows data regarding the expanded therapeutic window for the treatment of CD using rAAV-hASPA. Nur7 mice were treated with rAAV-hASPA at p1, p42, and p84, and motor function was assessed using the balance beam.

La FIG. 18 muestra datos relacionados con la evaluación de la función cognitiva de ratones Nur7 tratados con rAAV-hASPA. En p70, los ratones Nur7 tratados con rAAV-hASPA superaron a los ratones naturales (WT) con respecto a la distancia total recorrida y la distancia total recorrida en la periferia. FIG. 18 shows data related to the assessment of cognitive function in rAAV-hASPA-treated Nur7 mice. At p70, rAAV-hASPA-treated Nur7 mice outperformed wild-type (WT) mice with respect to total distance traveled and total distance traveled in the periphery.

La FIG. 19 muestra la normalización de la señal T2 y de los niveles de NAA en los cerebros de ratones Nur7 tratados con rAAV-hASPA, como se muestra por imagen de resonancia magnética (IRM), espectroscopia por resonancia magnética (ERM) y la medición de la aciduria de NAA. FIG. 19 shows normalization of T2 signal and NAA levels in the brains of Nur7 mice treated with rAAV-hASPA, as shown by magnetic resonance imaging (MRI), magnetic resonance spectroscopy (MRS), and measurement of NAA aciduria.

La FIG. 20 muestra la normalización de la morfología cerebral en p25 en ratones Nur7 tratados con rAAV-hASPA en p1. FIG. 20 shows normalization of brain morphology at p25 in Nur7 mice treated with rAAV-hASPA at p1.

La FIG. 21 muestra la normalización completa de las intensidades de señal T2 y ERM en ratones Nur7 de un año de edad que fueron tratados con rAAV-hASPA en p42. FIG. 21 shows complete normalization of T2 and ERM signal intensities in one-year-old Nur7 mice that were treated with rAAV-hASPA at p42.

La FIG. 22 muestra la mejora de la salud general, como se mide por el aumento de peso, en ratones CD KO tratados con rAAV-hASPA restringido a los astrocitos. La expresión de ASPA específica de astrocitos se produjo usando un promotor de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP) para dirigir la expresión de hASPA. La esperanza de vida de los ratones CD KO tratados con rAAV-hASPA restringido a los astrocitos superó la esperanza de vida de 28 días de los ratones KO no tratados y no fue significativamente diferente de la esperanza de vida de los ratones naturales (WT). FIG. 22 shows improved overall health, as measured by weight gain, in CD KO mice treated with astrocyte-restricted rAAV-hASPA. Astrocyte-specific ASPA expression was produced using a glial fibrillary acidic protein (GFAP) promoter to drive hASPA expression. The lifespan of CD KO mice treated with astrocyte-restricted rAAV-hASPA exceeded the 28-day lifespan of untreated KO mice and was not significantly different from the lifespan of wild-type (WT) mice.

La FIG. 23 muestra que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos produce la normalización de la función motora en ratones CD KO. Se administró rAAV-hASPA restringido a los astrocitos a ratones CD KO y se midió la función motora en p27 y p90. Los datos muestran que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos dio lugar a la restauración de la función motora en ratones CD KO tratados en comparación con los ratones naturales (WT). En p90, los ratones CD KO tratados superaron a los ratones WT en una prueba de cilindro giratorio. FIG. 23 shows that astrocyte-restricted hASPA expression results in normalization of motor function in CD KO mice. Astrocyte-restricted rAAV-hASPA was administered to CD KO mice and motor function was measured at p27 and p90. The data show that astrocyte-restricted hASPA expression resulted in restoration of motor function in treated CD KO mice compared to wild-type (WT) mice. At p90, treated CD KO mice outperformed WT mice in a rotating cylinder test.

La FIG. 24 muestra que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos da lugar a la normalización de la función motora en ratones CD KO. A los ratones CD KO se les administró rAAV-hASPA restringido a los astrocitos y se midió la función motora mediante una prueba de la barra de equilibrio en p27 y p90. Los datos muestran que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos dio lugar a la restauración de la función motora en ratones CD KO tratados en comparación con los ratones naturales (WT). FIG. 24 shows that astrocyte-restricted hASPA expression results in normalization of motor function in CD KO mice. CD KO mice were administered astrocyte-restricted rAAV-hASPA and motor function was measured by balance beam test at p27 and p90. The data show that astrocyte-restricted hASPA expression resulted in restoration of motor function in treated CD KO mice compared to wild-type (WT) mice.

La FIG. 25 muestra que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos normaliza los niveles de NAA, como se mide por ERM. FIG. 25 shows that astrocyte-restricted hASPA expression normalizes NAA levels, as measured by ERM.

Las FIG. 26A-26C muestran que el casete de expresión génica optimizado rescata los niveles normales de proteína ASPA y NAA en ratones CD KO. La FIG. 26A muestra que se clonaron tres casetes de expresión que llevaban la secuencia de Kozak (FKz) completa o la mitad (HKz) y el ADNc de la aspartoacilasa humana (hASPA) natural (WT) o un hASPA optimizado en codones (Opt); la construcción de 3.a generación comprende hASPA completo FKz y Opt. La FIG. 26B muestra que los ratones fueron tratados en p1 a través de la vena facial con 4x10” copias genómicas (CG) de rAAV9 que llevan un casete de expresión de cualquiera de la 1.a, 2.a o 3.a generación. La WB de los cerebros 42 días después del tratamiento muestra la expresión relativa de ASPA normalizada respecto a actina y WT; debido a la letalidad temprana, se usaron ratones CD KO no tratados en p25 como control (n=3 cada uno). La FIG. 26C muestra los niveles cerebrales de NAA de ratones CD KO tratados cuantificados usando espectroscopia de resonancia magnética (ERM) en ratones vivos en p42; los ratones CD KO no tratados se usaron en p25 como control. Se muestra el NAA total (tNAA) con respecto a la creatina total (tCr). Las barras de error indican la media ± DE; n=3; * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001, **** p<0,0001. FIGS. 26A-26C show that the optimized gene expression cassette rescues normal ASPA and NAA protein levels in CD KO mice. FIG. 26A shows that three expression cassettes carrying either the full-length (FKz) or half (HKz) Kozak sequence and either wild-type (WT) human aspartoacylase (hASPA) cDNA or a codon-optimized hASPA (Opt) were cloned; the 3rd generation construct comprises full-length hASPA FKz and Opt. FIG. 26B shows that mice were treated at p1 via the facial vein with 4x10″ genomic copies (CG) of rAAV9 carrying an expression cassette from either the 1st, 2nd, or 3rd generation. WB of brains 42 days post treatment shows relative ASPA expression normalized to actin and WT; Due to early lethality, untreated CD KO mice at p25 were used as controls (n=3 each). FIG. 26C shows brain NAA levels of treated CD KO mice quantified using magnetic resonance spectroscopy (MRS) in live mice at p42; untreated CD KO mice were used at p25 as controls. Total NAA (tNAA) relative to total creatine (tCr) is shown. Error bars indicate mean±SD; n=3; * p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001, **** p<0.0001.

La FIG. 27 muestra los pesos de los grupos de tratamiento de dosis completa comparando la terapia de reemplazo génico de 1.a, 2.a y 3.a generación. Los ratones fueron tratados en p1 con 4X1011 CG de los vectores de las tres generaciones diferentes. Los pesos midieron cada dos días durante los primeros 32 días y quincenalmente después (n=10 cada uno). Las barras de error indican la media ± DE; * p < 0,05; ** p < 0,01; ns = no significativo. FIG. 27 shows the weights of the full-dose treatment groups comparing 1st, 2nd, and 3rd generation gene replacement therapy. Mice were treated at p1 with 4X1011 CG from the vectors of the three different generations. Weights were measured every other day for the first 32 days and biweekly thereafter (n=10 each). Error bars indicate mean ± SD; * p < 0.05; ** p < 0.01; ns = not significant.

La FIG. 28 muestra una secuencia T2 de imágenes por resonancia magnética (IRM) en p28/42. Los ratones tratados en p1 con terapia génica de cualquiera de la 1.a, 2.a o 3.a generación fueron sometidos a RMN (n=3 por grupo). Se muestra la secuencia T2, que enfatiza las señales derivadas del agua. Se tomaron imágenes de los ratones tratados y naturales (WT) en p42. Debido a la letalidad precoz, los ratones no tratados (inactivados; KO) se visualizaron en p28. Los ratones KO muestran una fuerte hiperintensidad (señales blancas) en el cuerpo estriado, el corteza, el tálamo, el mesencéfalo y el cerebelo/protuberancia. Se observa una reducción gradual de las señales hiperintensas en los distintos grupos de tratamiento. Los ratones tratados con la 3.a generación muestran el mismo patrón de señales que los ratones WT, lo que indica una inversión de las señales patológicas T2 de la IRM. FIG. 28 shows a T2 magnetic resonance imaging (MRI) sequence at p28/42. Mice treated at p1 with gene therapy from either the 1st, 2nd, or 3rd generation were subjected to MRI (n=3 per group). The T2 sequence is shown, emphasizing water-derived signals. Treated and wild-type (WT) mice were imaged at p42. Due to early lethality, untreated (knockout; KO) mice were imaged at p28. KO mice show strong hyperintensities (white signals) in the striatum, cortex, thalamus, midbrain, and cerebellum/pons. A gradual reduction of hyperintense signals is observed across treatment groups. Mice treated with the 3rd generation show the same signal pattern as WT mice, indicating a reversal of the pathological T2 MRI signals.

La FIG. 29 muestra que el tratamiento de ratones CD KO con terapia génica de 3.a generación conduce al rescate de la neuropatología en p25. Los ratones (n=3 por grupo) fueron tratados en P1 con 4X1011 CG por la vena facial y sacrificados en p25 para neuropatología. Los ratones no tratados (KO) muestran una vacuolización extensa en todo el cerebro. Los ratones tratados con la 1.a generación muestran una menor formación de vacuolas, pero siguen presentando defectos sustanciales. Los ratones tratados con la 3.a generación son indistinguibles de los naturales (WT). Cx = corteza; St = cuerpo estriado; DG = giro dentado; CA3 = asta de Amón 3; Tál = tálamo; Po = protuberancia; Ce = cerebelo. Las imágenes son a 10x, los recuadros son a 40x. FIG. 29 shows that treatment of CD KO mice with 3rd generation gene therapy leads to rescue of neuropathology at p25. Mice (n=3 per group) were treated at P1 with 4X1011 CG via the facial vein and sacrificed at p25 for neuropathology. Untreated (KO) mice show extensive vacuolization throughout the brain. 1st generation treated mice show reduced vacuole formation but still have substantial defects. 3rd generation treated mice are indistinguishable from wild type (WT). Cx=cortex; St=striatum; DG=dentate gyrus; CA3=horn of Ammon 3; Thalamus=thalamus; Po=pons; Ce=cerebellum. Images are at 10x, insets are at 40x.

Las FIG. 30A-30C muestran que la terapia de reemplazo génico optimizada normaliza la función motora en ratones CD KO. Cada ensayo se realizó con un grupo independiente de ratones CD KO. Los ratones fueron tratados en p1 con 4x10” CG en la vena facial usando la terapia génica de 2.a o 3.a generación (total n=24 por grupo de vectores). Se muestran los puntos de prueba en p27 y p365. La FIG. 30A muestra datos de cilindro giratorio acelerado. La FIG. 30B muestra pruebas de barra de equilibrio para déficits en el sentido del equilibrio y para ataxia. El punto de corte fue de 300 segundos. La FIG. 30C muestra que la fuerza muscular/de agarre fue probada en pantalla invertida hasta 300 segundos. Las barras de error indican la media ± DE; para todos los ensayos motores, n=6-8 en P27 y n=8 en p375. *** p<0,001; **** p<0,0001. FIGS. 30A-30C show that optimized gene replacement therapy normalizes motor function in CD KO mice. Each trial was performed with an independent group of CD KO mice. Mice were treated at p1 with 4x10” CG into the facial vein using either 2nd or 3rd generation gene therapy (total n=24 per vector group). Test points at p27 and p365 are shown. FIG. 30A shows accelerated rotating cylinder data. FIG. 30B shows balance beam testing for balance sense deficits and ataxia. Cutoff was 300 seconds. FIG. 30C shows that muscle/grip strength was tested on an inverted screen up to 300 seconds. Error bars indicate mean ± SD; for all motor assays, n=6-8 at P27 and n=8 at p375. *** p<0.001; **** p<0.0001.

La FIG. 31 muestra que el tratamiento de ratones CD KO con terapia génica de 2.a o 3.a generación rescata la función motora en p27, p90, p180 y p365. Los ratones tratados en p1 con 4x10” CG por administración en vena facial de la terapia génica de 2.a o 3.a generación fueron sometidos a pruebas en cilindro giratorio, barra de equilibrio y pantalla invertida en el transcurso de 1 año. Se muestran los cuatro puntos de las pruebas, lo que demuestra el rescate del fenotipo de la función motora. Las barras de error indican la media ± DE; n=6-8; * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001; **** p<0,0001; ns = no significativo. FIG. 31 shows that treatment of CD KO mice with 2nd or 3rd generation gene therapy rescues motor function at p27, p90, p180, and p365. Mice treated at p1 with 4x10” CG by facial vein delivery of 2nd or 3rd generation gene therapy were tested on the rotating cylinder, balance beam, and inverted screen over the course of 1 year. All four test time points are shown, demonstrating rescue of the motor function phenotype. Error bars indicate mean ± SD; n=6-8; * p<0.05; ** p<0.01; *** p<0.001; **** p<0.0001; ns=not significant.

La FIG. 32 muestra datos para el laberinto en T a 1 año. Ratones CD KO tratados en P1 y ratones WT fueron evaluados en el laberinto en T para memoria espacial/de trabajo y se compararon con ratones WT no tratados. Cada ratón fue probado 11 veces con 20 segundos de tiempo de retención entre cada serie. Las barras de error indican la media ± DE; n=6-8; ns=no significativo. FIG. 32 shows data for the T-maze at 1 year. CD KO mice treated at P1 and WT mice were tested in the T-maze for spatial/working memory and compared to untreated WT mice. Each mouse was tested 11 times with 20 seconds of retention time between each bout. Error bars indicate mean ± SD; n=6-8; ns=not significant.

Las FIG. 33A-33D muestran que la terapia de reemplazo génico optimizado conduce a un rescate sostenido de la neuropatología y la expresión de biomarcadores. Los ratones fueron tratados en p1 por vía intravenosa con 4x10” CG de vector de 1.a, 2.a o 3.a generación. Los datos de 1 año después del tratamiento se muestran en comparación con el tipo salvaje (WT). La FIG. 33A muestra imágenes de IRM comparando WT y las tres generaciones de vectores. La FIG. 33B muestra la tinción H&E que muestra el grado de cambios neuropatológicos. La FIG. 33C muestra el análisis por espectroscopia de resonancia magnética (ERM) de los niveles cerebrales totales de NAA normalizados frente a la creatina total a 1 año de edad. La FIG. 33D muestra los niveles de NAA en orina normalizados frente a la creatinina a 1 año de edad cuantificados por espectrometría de masas. Las barras de error indican la media ± DE; n=3; **** p<0,0001; ns = no significativo. FIG. 33A-33D show that optimized gene replacement therapy leads to sustained rescue of neuropathology and biomarker expression. Mice were treated at p1 intravenously with 4x10” CG of 1st, 2nd, or 3rd generation vector. Data at 1 year post-treatment are shown in comparison to wild type (WT). FIG. 33A shows MRI images comparing WT and all three vector generations. FIG. 33B shows H&E staining showing the extent of neuropathological changes. FIG. 33C shows magnetic resonance spectroscopy (MRS) analysis of total brain NAA levels normalized to total creatine at 1 year of age. FIG. 33D shows urinary NAA levels normalized to creatinine at 1 year of age quantified by mass spectrometry. Error bars indicate mean ± SD; n=3; **** p<0.0001; ns = not significant.

La FIG. 34 muestra que el tratamiento de ratones CD KO con terapia génica de 3.a generación conduce a un rescate sostenido de la neuropatología a 1 año de edad. Los ratones fueron tratados con 4x10” CG de terapia génica de 1.a, 2.a o 3.a generación. Los ratones fueron sacrificados a 1 año de edad y sometidos a tinción de H&E. Se muestran imágenes a 10x con recuadros a 40x. Cx = corteza, St = cuerpo estriado, DG = giro dentado, CA3 = asta de Amón 3, Tál = tálamo, Po = protuberancia, Ce = cerebelo, CSC = médula espinal cervical, TSC = médula espinal torácica, LSC = médula espinal lumbar. FIG. 34 shows that treatment of CD KO mice with 3rd generation gene therapy leads to sustained rescue of neuropathology at 1 year of age. Mice were treated with 4x10” CG of either 1st, 2nd, or 3rd generation gene therapy. Mice were sacrificed at 1 year of age and subjected to H&E staining. Images are shown at 10x with insets at 40x. Cx=cortex, St=striatum, DG=dentate gyrus, CA3=ammon’s horn 3, Thalamus=thalamus, Po=pons, Ce=cerebellum, CSC=cervical spinal cord, TSC=thoracic spinal cord, LSC=lumbar spinal cord.

La FIG. 35 muestra un cilindro giratorio que compara ratones naturales frente a ratones naturales tratados. Los ratones fueron tratados en p1 por vía intravenosa con 4X1011 CG de la terapia génica de 3.a generación. Se muestran los puntos de prueba p27, p90, p180 y p365. Las barras de error indican la media ± DE; n=8 ; * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001; **** p<0,0001; ns = no significativo. FIG. 35 shows a spinning cylinder comparing wild-type versus treated wild-type mice. Mice were treated at p1 intravenously with 4X1011 CG of the 3rd generation gene therapy. Test points p27, p90, p180, and p365 are shown. Error bars indicate mean ± SD; n=8; * p<0.05; ** p<0.01; *** p<0.001; **** p<0.0001; ns=not significant.

Las FIG. 36A-36I muestran que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos rescata la función motora, la neuropatología y la expresión de biomarcadores en ratones CD KO. Los ratones fueron tratados por vía intravenosa en p1 con 4X1011 CG de terapia génica de 3.a generación que contenía un promotor ubicuo o parcial de proteína ácida fibrilar glial humana (phGFAP). Las FIG. 36A-36B muestran secciones cerebrales con expresión de EGFP restringida a los astrocitos que se colocaliza con células positivas para GFAP (rojo en H) pero no con células positivas para proteína básica de mielina (MBP) (n=3). La FIG. 36C muestra los pesos de los ratones naturales frente a los ratones tratados con expresión de hASPA ubicua o restringida a los astrocitos (n=8-10). La FIG. 36D muestra pruebas de función motora (cilindro giratorio acelerado, barra de equilibrio y pantalla invertida) y cognitiva (laberinto en T; FIG. 36E) de ratones con expresión de hASPA restringida a los astrocitos (n=6-8). La FIG. 36F muestra RMN, muestra el patrón de señal T2 de la expresión de hASPA ubicua frente a la restringida a los astrocitos en comparación con los ratones naturales y no tratados (n=3). Las FIG. 36G-36H muestran ERM y WB de los niveles cerebrales de NAA y la expresión de ASPA (n=3). La FIG. 36I muestra la tinción con Luxol fast blue de la mielina que muestra una reducción de las fibras de mielina (flechas claras) y la presencia de vacuolas (flechas negras) en la sustancia blanca cerebelosa de ratones CD KO frente a ratones tratados con expresión de hASPA ubicua o restringida a los astrocitos (n=3). ML = capa molecular, PK = capa de células de Purkinje, GR = capa granular, WM = sustancia blanca. Las barras de error indican la media ± DE; * p<0,05, ** p<0,01, *** p<0,001, **** p<0,0001. FIG. 36A-36I show that astrocyte-restricted hASPA expression rescues motor function, neuropathology, and biomarker expression in CD KO mice. Mice were treated intravenously at p1 with 3rd generation gene therapy 4X1011 CG containing a ubiquitous or partial human glial fibrillary acidic protein (phGFAP) promoter. FIG. 36A-36B show brain sections with astrocyte-restricted EGFP expression colocalizing with GFAP-positive cells (red in H) but not myelin basic protein (MBP)-positive cells (n=3). FIG. 36C shows the weights of wild-type mice versus mice treated with ubiquitous or astrocyte-restricted hASPA expression (n=8-10). FIG. 36D shows tests of motor (accelerated rotating cylinder, balance beam, and inverted screen) and cognitive (T-maze; FIG. 36E) function from mice with astrocyte-restricted hASPA expression (n=6-8). FIG. 36F shows MRI, showing T2 signal pattern of ubiquitous versus astrocyte-restricted hASPA expression compared to wild-type and untreated mice (n=3). FIG. 36G-36H show MRS and WB of brain NAA levels and ASPA expression (n=3). FIG. 36I shows Luxol fast blue staining of myelin showing reduced myelin fibers (light arrows) and the presence of vacuoles (black arrows) in the cerebellar white matter of CD KO mice versus treated mice with ubiquitous or astrocyte-restricted hASPA expression (n=3). ML = molecular layer, PK = Purkinje cell layer, GR = granular layer, WM = white matter. Error bars indicate mean ± SD; * p<0.05, ** p<0.01, *** p<0.001, **** p<0.0001.

La FIG. 37 muestra los pesos dependientes de la dosis de rAAV. Se muestran los pesos por día (recuadro) y semana de los ratones CD KO tratados en p1 con una dosis completa, 3 o 10 veces menor de la construcción de terapia génica de 3.a generación. Para la comparación, los ratones CD KO fueron tratados con la terapia génica de la 1.a generación a una dosis 3 veces menor. Los ratones tratados con una dosis 10 veces menor sólo se muestran durante las primeras cuatro semanas. Para los pesos por semana de los ratones CD KO tratados con la dosis completa de 3.a generación, véase la Fig. S1. Las barras de error indican la media ± DE; n=8-10, excepto para 0,3X 1.a gen. después de 24 semanas porque los animales empezaron a morir; **** p<0,0001. FIG. 37 shows dose-dependent weights of rAAV. Weights per day (inset) and week of CD KO mice treated at p1 with either a full, 3-fold, or 10-fold lower dose of the 3rd generation gene therapy construct are shown. For comparison, CD KO mice were treated with the 1st generation gene therapy at a 3-fold lower dose. Mice treated with a 10-fold lower dose are only shown for the first four weeks. For weights per week of CD KO mice treated with the full 3rd generation dose, see Fig. S1. Error bars indicate mean ± SD; n=8-10, except for 0.3X 1st gen. after 24 weeks because animals began to die; **** p<0.0001.

Las FIG. 38A-38D muestran que la reducción de dosis de la terapia de 3.a generación logra un rescate eficaz de la enfermedad en ratones CD KO. Los ratones CD KO fueron tratados en p1 por la vena facial con 4x1010, 1,33x10” o 4x10” CG de terapia de reemplazo génico de 3.a generación. La FIG. 38A muestra secuencias T2 de RMN de diferentes regiones cerebrales con ratones de control naturales (WT) y no tratados (KO). Se tomaron imágenes de todos los ratones en p25 (n=3). La FIG. 38B muestra los niveles totales de NAA de los mismos ratones que en la FIG. 38A cuantificados por ERM en p25 y normalizados frente a la creatina total (n=3). La FIG. 38C muestra la neuropatología dependiente de la dosis por H&E de ratones en p25 tratados con vectores de 3.a generación o dosis completa de 1.a generación. Se usaron como controles WT y KO (n=3). La FIG. 38D muestra la evaluación de la función motora dependiente de la dosis en el cilindro giratorio, la barra de equilibrio y la pantalla invertida en p27 y p90 (n=6-8). Las barras de error indican la media ± DE; * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001; **** p<0,0001. FIGS. 38A-38D show that dose reduction of 3rd generation therapy achieves effective disease rescue in CD KO mice. CD KO mice were treated at p1 via the facial vein with 4x1010, 1.33x10”, or 4x10” CG of 3rd generation gene replacement therapy. FIG. 38A shows T2 MRI sequences of different brain regions with wild type (WT) and untreated (KO) control mice. All mice were imaged at p25 (n=3). FIG. 38B shows total NAA levels from the same mice as in FIG. 38A quantified by MRS at p25 and normalized to total creatine (n=3). FIG. 38C shows dose-dependent neuropathology by H&E of p25 mice treated with 3rd generation vectors or full dose of 1st generation. WT and KO (n=3) were used as controls. FIG. 38D shows dose-dependent assessment of motor function on the rotating cylinder, balance beam, and inverted screen at p27 and p90 (n=6-8). Error bars indicate mean ± SD; * p<0.05; ** p<0.01; *** p<0.001; **** p<0.0001.

La FIG. 39 muestra la neuropatología dependiente de la dosis. Las crías CD KO fueron tratadas por vía intravenosa en p1 con 4x10” , 1,33x10” o 4x1010 CG de terapia génica de 3.a generación. Los ratones fueron sacrificados en p25 y sometidos a tinción H&E y microscopía. Se muestran aumentos de 10X de 7 regiones cerebrales diferentes. Los ratones naturales (WT) y no tratados (KO) se usaron como controles. Véase la leyenda en la FIG. 29. FIG. 39 shows dose-dependent neuropathology. CD KO pups were treated intravenously at p1 with 4x10”, 1.33x10”, or 4x1010 3rd generation gene therapy CG. Mice were sacrificed at p25 and subjected to H&E staining and microscopy. 10X magnifications of 7 different brain regions are shown. Wild-type (WT) and untreated (KO) mice were used as controls. See legend in FIG. 29.

La FIG. 40 muestra que el número de copias del genoma del vector de rAAV varía entre las regiones cerebrales de los ratones CD KO tratados. Se analizaron 11 regiones diferentes del SNC para determinar el número de copias del genoma del vector rAAV9 por célula. Se muestra un dibujo esquemático de una sección sagital del cerebro de ratón con 11 regiones cerebrales, incluida la médula espinal, etiquetadas y resaltadas. Se muestra el número de copias del genoma del vector por célula diploide (genoma rAAV/célula) para el control WT, y ratones CD KO de 1 año de edad tratados con dosis completa de 1.a generación, y dosis completa y 3 veces menor de 3.a generación de terapia génica. A la izquierda, se muestra una clasificación del genoma rAAV/célula de la 3.a generación tratada. CBL = cerebelo, LMN = lámina cuadrigémina, MB = mesencéfalo, OB = bulbo olfativo, LSC = médula espinal lumbar, TSC = médula espinal torácica, BS = tronco cerebral, CSC = médula espinal cervical, TÁL = tálamo e hipotálamo, HPC = hipocampo, Cx = corteza. Las barras de error indican la media ± DE; n=3-4; * p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001; **** p<0,0001; ns = no significativo. FIG. 40 shows that rAAV vector genome copy number varies between brain regions of treated CD KO mice. Eleven different regions of the CNS were analyzed for rAAV9 vector genome copy number per cell. A schematic drawing of a sagittal section of the mouse brain is shown with 11 brain regions, including the spinal cord, labeled and highlighted. Vector genome copy number per diploid cell (rAAV genome/cell) is shown for WT control, and 1-year-old CD KO mice treated with full dose of 1st generation, and full and 3-fold lower dose of 3rd generation gene therapy. On the left, a classification of the rAAV genome/cell of the treated 3rd generation is shown. CBL = cerebellum, LMN = quadrigeminal plate, MB = midbrain, OB = olfactory bulb, LSC = lumbar spinal cord, TSC = thoracic spinal cord, BS = brainstem, CSC = cervical spinal cord, TAL = thalamus and hypothalamus, HPC = hippocampus, Cx = cortex. Error bars indicate mean ± SD; n = 3-4; * p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001; **** p < 0.0001; ns = not significant.

La FIG. 41 muestra la tinción con Luxol fast blue y la expresión astrocítica de ASPA. Los ratones CD KO fueron tratados en p1 por la vena facial con 4x10” CG de terapia génica de 3.a generación o GFAPhASPAOpt en rAAV9. Se muestran 5 regiones cerebrales de ratones p25 frente a ratones naturales (WT) y ratones de control no tratados (KO). Se muestran aumentos de 10x. Véase la leyenda en la FIG. 29. FIG. 41 shows Luxol fast blue staining and astrocytic expression of ASPA. CD KO mice were treated at p1 via the facial vein with 4x10” 3rd generation gene therapy CG or GFAPhASPAOpt in rAAV9. 5 brain regions from p25 mice are shown versus wild type (WT) and untreated control (KO) mice. 10x magnifications are shown. See legend in FIG. 29.

Las FIG. 42A-42F muestran que las imágenes de alto campo evalúan de forma no invasiva los resultados de la terapia. Se trataron ratones macho en p1 y se obtuvieron imágenes en p25, comparando ratones CD KO no tratados (UT), ratones naturales (WT) y ratones CD KO tratados (Tx) (n=8-10 cada uno). La FIG. 42A muestra imágenes representativas de la tractografía del cuerpo calloso. La FIG. 42B muestra imágenes representativas de los valores de anisotropía fraccional (AF) de la cápsula externa (CE) izquierda y derecha y del cuerpo calloso (CC). La FIG. 42C muestra 19 regiones cerebrales seleccionadas para analizar los resultados de la resonancia magnética funcional en estado de reposo (RMf-ER) y cartografiadas en un mapa cerebral sagital. Los puntos claros y negros indican regiones cerebrales corticales y subcorticales, respectivamente. Las líneas claras muestran todas las conexiones que implican regiones corticales y las líneas más oscuras muestran sólo las conexiones subcorticales. La FIG. 42D muestra estadísticas de puntuación T de RMf-ER que indican diferencias entre las regiones cerebrales correspondientes y la actividad cerebral general (mostrada en la FIG. 42C). La FIG.42E muestra el N-acetilaspartato total (NAA) normalizado frente a la creatina total (tCr) que se midió en todos los ratones que se sometieron a imágenes DTI y RMf-ER. La FIG. 42F muestra que la conectividad funcional global (31 no tratados, 21 naturales, 19 tratados) se correlacionó con el rendimiento medio acelerado del cilindro giratorio en segundos (FIG. 33A, p27) y se analizó mediante un análisis de regresión lineal (R2 = 0,89). Las barras de error indican la media ± DE; n=8-10; p<0,05; ** p<0,01; *** p<0,001; **** p<0,0001; ns = no significativo. FIGS. 42A-42F show high-field imaging to noninvasively assess therapy outcomes. Male mice were treated at p1 and imaged at p25, comparing untreated CD KO mice (UT), wild-type mice (WT), and treated CD KO mice (Tx) (n=8-10 each). FIG. 42A shows representative tractography images of the corpus callosum. FIG. 42B shows representative images of fractional anisotropy (FA) values of the left and right external capsule (EC) and corpus callosum (CC). FIG. 42C shows 19 brain regions selected for analysis of resting-state functional magnetic resonance imaging (RS-fMRI) results and mapped onto a sagittal brain map. Light and black dots indicate cortical and subcortical brain regions, respectively. Light lines show all connections involving cortical regions and darker lines show only subcortical connections. FIG. 42D shows ER-fMRI T-score statistics indicating differences between corresponding brain regions and overall brain activity (shown in FIG. 42C). FIG. 42E shows total N-acetylaspartate (NAA) normalized against total creatine (tCr) that was measured in all mice that underwent DTI and ER-fMRI imaging. FIG. 42F shows that overall functional connectivity (31 untreated, 21 wild-type, 19 treated) was correlated with mean accelerated rotating cylinder performance in seconds (FIG. 33A, p27) and was analyzed by linear regression analysis (R2 = 0.89). Error bars indicate mean ± SD; n=8-10; p<0.05; **p<0.01; ***p<0.001; ****p<0.0001; ns = not significant.

La FIG. 43 muestra las regiones de interés de la resonancia magnética funcional en estado de reposo (RMf-ER). Se seleccionaron 19 regiones de interés (ROI) para representar regiones de función motora y cognitiva. Se tomaron imágenes de N=9-10 ratones por grupo mientras estaban anestesiados para adquirir RMf-ER. FIG. 43 shows the resting-state functional magnetic resonance imaging (RS-fMRI) regions of interest. Nineteen regions of interest (ROIs) were selected to represent regions of motor and cognitive function. N=9-10 mice per group were imaged while anesthetized to acquire RS-fMRI.

La FIG. 44 muestra que los niveles de NAA se correlacionan con las intensidades de señal T2. FIG. 44 shows that NAA levels correlate with T2 signal intensities.

La FIG. 45 muestra la restauración de la mielina 4 semanas después del tratamiento con la construcción hASPA. FIG. 45 shows myelin restoration 4 weeks after treatment with the hASPA construct.

La FIG. 46 muestra los datos del ensayo cilindro giratorio en ratones macho. Los datos indican una ventana terapéutica ampliada para la terapia génica ASPA. Los ratones fueron ensayados a las 4 semanas, 10 semanas, 16 semanas, 28 semanas y 52 semanas. FIG. 46 shows data from the rotating cylinder assay in male mice. The data indicate an expanded therapeutic window for ASPA gene therapy. Mice were tested at 4 weeks, 10 weeks, 16 weeks, 28 weeks, and 52 weeks.

La FIG. 47 muestra los datos del ensayo cilindro giratorio en ratones hembra. Los datos indican una ventana terapéutica ampliada para la terapia génica ASPA. Los ratones fueron ensayados a las 4 semanas, 10 semanas, 16 semanas, 28 semanas y 52 semanas. FIG. 47 shows data from the rotating cylinder assay in female mice. The data indicate an expanded therapeutic window for ASPA gene therapy. Mice were tested at 4 weeks, 10 weeks, 16 weeks, 28 weeks, and 52 weeks.

La FIG. 48 muestra datos del laberinto en T que indican que la memoria de trabajo/espacial se restaura en ratones Nur7 tras el tratamiento con la construcción de terapia génica hASPA de 3.a generación. La función cognitiva de los ratones Nur7 tratados en edad neonatal, juvenil o adulta se evaluó a 1 año de edad. FIG. 48 shows T-maze data indicating that working/spatial memory is restored in Nur7 mice following treatment with the 3rd generation hASPA gene therapy construct. Cognitive function of Nur7 mice treated at neonatal, juvenile, or adult ages was assessed at 1 year of age.

La FIG. 49 muestra datos de análisis de la marcha que indican un beneficio terapéutico para los ratones tratados con terapia génica ASPA de 3.a generación a los 6 meses y antes. FIG. 49 shows gait analysis data indicating a therapeutic benefit for mice treated with 3rd generation ASPA gene therapy at 6 months and earlier.

La FIG. 50 muestra datos de análisis de la marcha que indican que los ratones tratados a la edad adulta madura (p168) siguen beneficiándose del tratamiento de terapia génica ASPA de 3.a generación. FIG. 50 shows gait analysis data indicating that mice treated at mature adulthood (p168) continue to benefit from 3rd generation ASPA gene therapy treatment.

La FIG. 51 muestra datos de la prueba de estrés mitocondrial comparando células HEK deficientes en ASPA con células HEK naturales (por ejemplo, células no deficientes en ASPA). FIG. 51 shows mitochondrial stress test data comparing ASPA-deficient HEK cells to wild-type HEK cells (e.g., non-ASPA-deficient cells).

La FIG. 52 muestra datos de perfiles mitocondriales de células HEK deficientes en ASPA (HEK293 KO) comparadas con células HEK naturales (HEK293 WT). FIG. 52 shows mitochondrial profiling data from ASPA-deficient HEK cells (HEK293 KO) compared to wild-type HEK cells (HEK293 WT).

La FIG. 53 muestra datos que indican que las células deficientes en ASPA usan más ácidos grasos y glutamina para la producción de energía. Se muestran datos relativos a la dependencia, flexibilidad y capacidad de las células naturales o deficientes en ASPA para usar glucosa (GLC), glutamina (GLN) o ácidos grasos (FA) para la producción de energía. FIG. 53 shows data indicating that ASPA-deficient cells use more fatty acids and glutamine for energy production. Data are shown regarding the dependence, flexibility, and ability of wild-type or ASPA-deficient cells to use glucose (GLC), glutamine (GLN), or fatty acids (FA) for energy production.

La FIG. 54 muestra datos que indican que los ratones Nur7 tratados con la construcción de terapia génica ASPA de la 3.a generación tienen un cociente g significativamente menor que los ratones Nur7 no tratados, lo que indica un aumento del grosor de la mielina debido a la remielinización. FIG. 54 shows data indicating that Nur7 mice treated with the 3rd generation ASPA gene therapy construct have a significantly lower g ratio than untreated Nur7 mice, indicating increased myelin thickness due to remyelination.

La FIG. 55 muestra datos que se refieren a la medición de la beta-oxidación en ratones deficientes en ASPA no tratados, ratones naturales, ratones de control tratados y ratones tratados con la construcción de terapia génica ASPA de 3.a generación. FIG. 55 shows data relating to the measurement of beta-oxidation in untreated ASPA-deficient mice, wild-type mice, treated control mice, and mice treated with the 3rd generation ASPA gene therapy construct.

La FIG. 56 muestra la disminución de la glucólisis en el cerebro deficiente en ASPA y su restauración tras la reconstitución de ASPA. FIG. 56 shows the decrease in glycolysis in ASPA-deficient brain and its restoration after ASPA reconstitution.

La FIG. 57 muestra datos adicionales representativos del análisis del metaboloma de todo el cerebro en ratones naturales (WT) y con gen ASPA inactivado (KO). FIG. 57 shows additional representative data from whole-brain metabolome analysis in wild-type (WT) and ASPA knockout (KO) mice.

DESCRIPCIÓN DETALLADADETAILED DESCRIPTION

Aspectos de la divulgación se refieren a métodos para tratar enfermedades neurodegenerativas (por ejemplo, leucodistrofias) en un sujeto que lo necesita. Los métodos proporcionados en el presente documento implican la modulación de los niveles de N-acetilaspartato (NAA) en un sujeto. El NAA se ha identificado como la segunda molécula más abundante en el sistema nervioso central (SNC). La síntesis de NAA puede tener lugar en las neuronas. En algunos casos, el NAA no se sintetiza en células u órganos fuera del SNC. El NAA es metabolizado por la enzima aspartoacilasa (ASPA) en acetato y L-aspartato. La ASPA puede expresarse en el SNC (por ejemplo, en los oligodendrocitos). La ASPA puede expresarse en órganos periféricos, tales como el riñón, el intestino delgado y otros. Las enfermedades neurodegenerativas pueden mostrar alteraciones del metabolismo del NAA. En consecuencia, el NAA puede usarse como marcador de enfermedad para una amplia gama de trastornos del SNC, por ejemplo, la enfermedad de Canavan, la enfermedad de Alzheimer, lesiones cerebrales traumáticas y trastornos psiquiátricos. Otros ejemplos de enfermedades neurodegenerativas incluyen, pero no se limitan a, enfermedad de Alzheimer, lesión cerebral traumática (LCT), trastorno bipolar, catalepsia, epilepsia (por ejemplo, convulsiones), migraña, enfermedad de Huntington, trastorno por déficit de atención (TDA), trastorno por déficit de atención con hiperactividad (por ejemplo, TDAH), trastorno del espectro autista (por ejemplo, enfermedad de Asperger, autismo, etc.), enfermedad de Parkinson, síndrome de Tourette, depresión clínica, esclerosis múltiple y enfermedad autoinmune (por ejemplo, enfermedad desmielinizante del SNC, miastenia grave, etc.). Aspects of the disclosure relate to methods of treating neurodegenerative diseases (e.g., leukodystrophies) in a subject in need thereof. The methods provided herein involve modulating N-acetylaspartate (NAA) levels in a subject. NAA has been identified as the second most abundant molecule in the central nervous system (CNS). NAA synthesis can occur in neurons. In some cases, NAA is not synthesized in cells or organs outside of the CNS. NAA is metabolized by the enzyme aspartoacylase (ASPA) into acetate and L-aspartate. ASPA can be expressed in the CNS (e.g., in oligodendrocytes). ASPA can be expressed in peripheral organs, such as the kidney, small intestine, and others. Neurodegenerative diseases may show alterations in NAA metabolism. Consequently, NAA can be used as a disease marker for a wide range of CNS disorders, e.g., Canavan disease, Alzheimer's disease, traumatic brain injury, and psychiatric disorders. Other examples of neurodegenerative diseases include, but are not limited to, Alzheimer's disease, traumatic brain injury (TBI), bipolar disorder, catalepsy, epilepsy (e.g., seizures), migraine, Huntington's disease, attention deficit disorder (ADD), attention deficit hyperactivity disorder (e.g., ADHD), autism spectrum disorder (e.g., Asperger's disease, autism, etc.), Parkinson's disease, Tourette syndrome, clinical depression, multiple sclerosis, and autoimmune disease (e.g., CNS demyelinating disease, myasthenia gravis, etc.).

Se proporcionan métodos para tratar la leucodistrofia en un sujeto que lo necesita, que implican administrar al sujeto un agente reductor de N-acetilaspartato (NAA). Como se usa en el presente documento, el término "agente reductor de NAA" se refiere a un agente (por ejemplo, ácido nucleico, proteína, molécula pequeña) que reduce los niveles de NAA directa o indirectamente. Puede haberse determinado que la leucodistrofia está asociada con un desequilibrio metabólico que comprende un cambio de la glucólisis a la beta-oxidación en el sujeto. Methods are provided for treating leukodystrophy in a subject in need thereof, which involve administering to the subject an N-acetylaspartate (NAA)-reducing agent. As used herein, the term "NAA-reducing agent" refers to an agent (e.g., nucleic acid, protein, small molecule) that reduces NAA levels directly or indirectly. Leukodystrophy may have been determined to be associated with a metabolic imbalance comprising a shift from glycolysis to beta-oxidation in the subject.

Otros aspectos de la divulgación se refieren a métodos para tratar la enfermedad neurodegenerativa en un sujeto que lo necesita, en los que los métodos implican administrar al sujeto un agente incrementador de N-acetilaspartato (NAA). Como se usa en el presente documento, el término "agente incrementador de NAA" se refiere a un agente (por ejemplo, ácido nucleico, proteína, molécula pequeña) que aumenta los niveles de NAA directa o indirectamente. En algunas realizaciones, se ha determinado que la enfermedad neurodegenerativa está asociada con un desequilibrio metabólico que comprende una deficiencia de NAA, por ejemplo, administrar ARNip/ARNhc o miARN, por ejemplo, que inhiba la expresión de ASPA. Como se usa en el presente documento, "desequilibrio metabólico" se refiere a un estado metabólico desregulado o anormal en un sujeto. Por ejemplo, las células del SNC de un sujeto sano pueden mostrar una preferencia por la glucólisis como modo principal de energía (por ejemplo, producción de ATP); en sujetos que padecen ciertas enfermedades neurodegenerativas (por ejemplo, enfermedades asociadas con la leucodistrofia, por ejemplo, la enfermedad de Canavan), las células del SNC pueden mostrar una preferencia por el metabolismo de los ácidos grasos. Dicho desplazamiento de la glucólisis y hacia la beta-oxidación puede denominarse "desequilibrio metabólico". Other aspects of the disclosure relate to methods of treating neurodegenerative disease in a subject in need thereof, wherein the methods involve administering to the subject an N-acetylaspartate (NAA)-increasing agent. As used herein, the term "NAA-increasing agent" refers to an agent (e.g., nucleic acid, protein, small molecule) that increases NAA levels directly or indirectly. In some embodiments, the neurodegenerative disease has been determined to be associated with a metabolic imbalance comprising a NAA deficiency, e.g., by administering siRNA/shRNA or miRNA, e.g., that inhibit ASPA expression. As used herein, "metabolic imbalance" refers to a dysregulated or abnormal metabolic state in a subject. For example, the CNS cells of a healthy subject may exhibit a preference for glycolysis as the primary mode of energy (e.g., ATP production); In subjects suffering from certain neurodegenerative diseases (e.g., diseases associated with leucodystrophy, e.g., Canavan disease), CNS cells may show a preference for fatty acid metabolism. Such a shift away from glycolysis and toward beta-oxidation may be termed "metabolic imbalance."

Los métodos divulgados en el presente documento pueden implicar la comparación de biomarcadores (por ejemplo, beta-oxidación, glucólisis) con un control apropiado. Un "control apropiado" se refiere a un nivel de un biomarcador particular (por ejemplo, beta-oxidación, glucólisis) que es indicativo de un estado metabólico conocido. Dichos niveles pueden determinarse experimentalmente o pueden ser niveles de referencia preexistentes. En algunas realizaciones, un control apropiado puede ser un nivel de biomarcador indicativo de la presencia de un desequilibrio metabólico. Por ejemplo, un control apropiado puede ser el nivel de un factor (por ejemplo, beta-oxidación, glucólisis) en un sujeto de control. Un sujeto de control puede no tener un desequilibrio metabólico. Sin embargo, un sujeto de control puede tener un desequilibrio metabólico. The methods disclosed herein may involve comparing biomarkers (e.g., beta-oxidation, glycolysis) to an appropriate control. An “appropriate control” refers to a level of a particular biomarker (e.g., beta-oxidation, glycolysis) that is indicative of a known metabolic state. Such levels may be determined experimentally or may be pre-existing reference levels. In some embodiments, an appropriate control may be a biomarker level indicative of the presence of a metabolic imbalance. For example, an appropriate control may be the level of a factor (e.g., beta-oxidation, glycolysis) in a control subject. A control subject may not have a metabolic imbalance. However, a control subject may have a metabolic imbalance.

Virus adenoasociados recombinantes (rAAV)Recombinant adeno-associated viruses (rAAV)

En algunos aspectos, la divulgación proporciona AAV aislados que son útiles para liberar transgenes que codifican agentes moduladores de NAA (por ejemplo, un agente reductor de NAA, un agente incrementador de NAA). Como se usa en el presente documento con respecto a los AAV, el término "aislado" se refiere a un AAV que se ha producido u obtenido artificialmente. Los AAV aislados pueden producirse usando métodos recombinantes. Dichos AAV se denominan en el presente documento "AAV recombinantes". Los AAV recombinantes (rAAV) tienen preferentemente capacidades de direccionamiento específicas de tejido, de manera que una nucleasa y/o transgén del rAAV se liberará específicamente en uno o más tejidos predeterminados. La cápside del AAV es un elemento importante en la determinación de este direccionamiento específicas de tejido. Así pues, puede seleccionarse un rAAV que tenga una cápside adecuada para el tejido al que se dirige. In some aspects, the disclosure provides isolated AAVs that are useful for delivering transgenes encoding NAA modulating agents (e.g., an NAA reducing agent, an NAA increasing agent). As used herein with respect to AAVs, the term "isolated" refers to an AAV that has been artificially produced or obtained. Isolated AAVs may be produced using recombinant methods. Such AAVs are referred to herein as "recombinant AAVs." Recombinant AAVs (rAAVs) preferably have tissue-specific targeting capabilities, such that a nuclease and/or transgene of the rAAV will be specifically delivered to one or more predetermined tissues. The capsid of the AAV is an important element in determining this tissue-specific targeting. Thus, a rAAV may be selected that has a capsid suitable for the tissue being targeted.

En algunos aspectos, la divulgación proporciona un rAAV que tiene una cápside apropiada para dirigirse al tejido del sistema nervioso central (SNC) o a otro tejido (por ejemplo, un tejido periférico). La cápside puede tener un serotipo seleccionado del grupo que consiste en AAV1, AAV2, AAV5, AAV6, AV6.2, AAV7, AAV8, AAV9 y AAVrh.10. Un rAAV puede comprender variantes de las proteínas de la cápside de los serotipos AAV1, AAV2, AAV5, AAV6, AV6.2, AAV7, AAV8, AAV9 y AAVrh.10. Las proteínas de la cápside pueden comprender una secuencia de aminoácidos que sea al menos 70 %, al menos 80 %, al menos 90 %, al menos 95 % o al menos 99 % idéntica a cualquiera de las cápsides mencionadas. In some aspects, the disclosure provides an rAAV having a capsid suitable for targeting central nervous system (CNS) tissue or other tissue (e.g., a peripheral tissue). The capsid may have a serotype selected from the group consisting of AAV1, AAV2, AAV5, AAV6, AV6.2, AAV7, AAV8, AAV9, and AAVrh.10. An rAAV may comprise variants of the capsid proteins of serotypes AAV1, AAV2, AAV5, AAV6, AV6.2, AAV7, AAV8, AAV9, and AAVrh.10. The capsid proteins may comprise an amino acid sequence that is at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% identical to any of the recited capsids.

Pueden usarse métodos adecuados para obtener AAV recombinantes que tengan una proteína de la cápside deseada. (Véase, por ejemplo, el documento de patente US 2003/0138772). Normalmente, los métodos implican el cultivo de una célula hospedadora que contiene una secuencia de ácido nucleico que codifica una proteína de la cápside de AAV; un genrepfuncional; un vector de AAV recombinante compuesto de repeticiones terminales invertidas (ITR) de AAV y un transgén; y suficientes funciones auxiliares para permitir la encapsidación del vector de AAV recombinante en las proteínas de la cápside de AAV. Las proteínas de la cápside pueden ser proteínas estructurales codificadas por el gen cap de un AAV. Los AAV comprenden tres proteínas de la cápside, las proteínas viriónicas 1 a 3 (denominadas VP1, VP2 y VP3), todas las cuales se transcriben a partir de un único gen cap mediante corte y empalme alternativo. En algunas realizaciones, los pesos moleculares de VP1, VP2 y VP3 son respectivamente de aproximadamente 87 kDa, aproximadamente 72 kDa y aproximadamente 62 kDa. Tras la traducción, las proteínas de la cápside pueden formar una cubierta proteica esférica 60-mera alrededor del genoma vírico. Las funciones de las proteínas de la cápside pueden ser proteger el genoma vírico, suministrar el genoma e interactuar con el huésped. En algunos aspectos, las proteínas de la cápside suministran el genoma vírico a un hospedador en una forma específica de tejido. Suitable methods can be used to obtain recombinant AAVs having a desired capsid protein. (See, e.g., US Patent No. 2003/0138772.) Typically, the methods involve culturing a host cell containing a nucleic acid sequence encoding an AAV capsid protein; a functional gene; a recombinant AAV vector composed of AAV inverted terminal repeats (ITRs) and a transgene; and sufficient helper functions to allow encapsidation of the recombinant AAV vector into the AAV capsid proteins. The capsid proteins may be structural proteins encoded by the cap gene of an AAV. AAVs comprise three capsid proteins, virion proteins 1 through 3 (referred to as VP1, VP2, and VP3), all of which are transcribed from a single cap gene by alternative splicing. In some embodiments, the molecular weights of VP1, VP2, and VP3 are, respectively, about 87 kDa, about 72 kDa, and about 62 kDa. Upon translation, the capsid proteins may form a 60-mer spherical protein shell around the viral genome. The functions of the capsid proteins may be to protect the viral genome, deliver the genome, and interact with the host. In some aspects, the capsid proteins deliver the viral genome to a host in a tissue-specific manner.

Los componentes que deben cultivarse en la célula hospedadora para encapsidar un vector de rAAV en una cápside de AAV pueden proporcionarse a la célula hospedadora entrans.Alternativamente, uno o más de los componentes requeridos (por ejemplo, el vector de AAV recombinante, las secuencias rep, las secuencias cap y/o las funciones auxiliares) pueden ser proporcionados por una célula hospedadora estable que haya sido manipulada para contener uno o más de los componentes requeridos usando métodos conocidos por los expertos en la materia. Lo más adecuado es que dicha célula hospedadora estable contenga el (los) componente(s) necesario(s) bajo el control de un promotor inducible. Sin embargo, el (los) componente(s) necesario(s) pueden estar bajo el control de un promotor constitutivo. En el presente documento se proporcionan ejemplos de promotores inducibles y constitutivos adecuados, en la discusión de los elementos reguladores adecuados para su uso con el transgén. En otra alternativa, una célula hospedadora estable seleccionada puede contener componente(s) seleccionado(s) bajo el control de un promotor constitutivo y otro(s) componente(s) seleccionado(s) bajo el control de uno o más promotores inducibles. Por ejemplo, puede generarse una célula hospedadora estable que deriva de células 293 (que contienen funciones auxiliares E1 bajo el control de un promotor constitutivo), pero que contienen las proteínas rep y/o cap bajo el control de promotores inducibles. Un experto en la materia puede generar otras células hospedadoras estables. The components that must be grown in the host cell to encapsidate a rAAV vector into an AAV capsid may be provided to the host cell entrans. Alternatively, one or more of the required components (e.g., the recombinant AAV vector, rep sequences, cap sequences, and/or helper functions) may be provided by a stable host cell that has been manipulated to contain one or more of the required components using methods known to those skilled in the art. Most suitably, such a stable host cell contains the necessary component(s) under the control of an inducible promoter. However, the necessary component(s) may be under the control of a constitutive promoter. Examples of suitable inducible and constitutive promoters are provided herein in the discussion of suitable regulatory elements for use with the transgene. In another alternative, a selected stable host cell may contain selected component(s) under the control of a constitutive promoter and another selected component(s) under the control of one or more inducible promoters. For example, a stable host cell may be generated that is derived from 293 cells (which contain E1 helper functions under the control of a constitutive promoter), but which contain the rep and/or cap proteins under the control of inducible promoters. Other stable host cells may be generated by one of skill in the art.

La presente divulgación se refiere a una célula hospedadora que contiene un ácido nucleico que comprende una secuencia codificante que codifica un gen asociado a una enfermedad neurodegenerativa (por ejemplo, una leucodistrofia). La presente divulgación puede referirse a una composición que comprende la célula hospedadora descrita anteriormente. La composición que comprende la célula hospedadora anterior puede comprender además un crioconservante. The present disclosure relates to a host cell containing a nucleic acid comprising a coding sequence encoding a gene associated with a neurodegenerative disease (e.g., a leukodystrophy). The present disclosure may relate to a composition comprising the host cell described above. The composition comprising the above host cell may further comprise a cryopreservative.

El vector de AAV recombinante, las secuencias rep, las secuencias cap y las funciones auxiliares necesarias para producir el rAAV de la divulgación pueden suministrarse a la célula hospedadora de encapsidación usando cualquier elemento genético apropiado (vector). El elemento genético seleccionado puede suministrarse mediante cualquier método adecuado, incluidos los descritos en el presente documento. Los métodos usados para construir cualquier realización de la presente divulgación son conocidos por los expertos en la manipulación de ácidos nucleicos e incluyen ingeniería genética, ingeniería recombinante y técnicas sintéticas. Véase, por ejemplo, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, N.Y. Del mismo modo, los métodos de generación de viriones de rAAV son bien conocidos y la selección de un método adecuado no es una limitación de la presente divulgación. Véanse, por ejemplo, K. Fisher et al., J. Virol., 70:520-532 (1993) y la patente de EE. UU. n.° 5.478.745. The recombinant AAV vector, rep sequences, cap sequences, and helper functions necessary to produce the rAAV of the disclosure may be delivered to the packaging host cell using any appropriate genetic element (vector). The selected genetic element may be delivered by any suitable method, including those described herein. Methods used to construct any embodiment of the present disclosure are known to those skilled in the art of nucleic acid manipulation and include genetic engineering, recombinant engineering, and synthetic techniques. See, for example, Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, N.Y. Likewise, methods of generating rAAV virions are well known, and selection of a suitable method is not a limitation of the present disclosure. See, for example, K. Fisher et al., J. Virol., 70:520-532 (1993) and U.S. Patent No. 5,478,745.

Los AAV recombinantes pueden producirse usando el método de transfección triple (descrito en detalle en la patente de EE. UU. n.° 6.001.650). Normalmente, los AAV recombinantes se producen transfectando una célula hospedadora con un vector de AAV recombinante (que comprende un transgén) que se encapsidará en partículas de AAV, un vector de función auxiliar de AAV y un vector de función accesoria. Un vector de función auxiliar de AAV codifica las secuencias de "función auxiliar de AAV" (es decir, rep y cap), que funcionan entranspara la replicación y encapsidación productivas de AAV. Preferiblemente, el vector de función auxiliar de AAV permite la producción eficiente de vectores de AAV sin generar viriones de AAV naturales detectables (es decir, viriones de AAV que contienen genes rep y cap funcionales). Ejemplos no limitantes de vectores adecuados para su uso con la presente divulgación incluyen pHLP19, descrito en la patente de EE. UU. n.° 6.001.650 y el vector pRep6cap6, descrito en la patente de EE. UU. n.° 6.156.303. El vector de funciones accesorias codifica secuencias de nucleótidos para funciones víricas y/o celulares no derivadas de AAV de las que AAV depende para su replicación (es decir, "funciones accesorias"). Las funciones accesorias incluyen aquellas funciones requeridas para la replicación de AAV, incluyendo, sin limitación, aquellos restos implicados en la activación de la transcripción del gen del AAV, el corte y empalme del ARNm del AAV específico de la etapa, la replicación del ADN del AAV, la síntesis de productos de expresión de cap y el ensamblaje de la cápside del AAV. Las funciones accesorias basadas en virus pueden derivarse de cualquiera de los virus auxiliares conocidos, tales como adenovirus, herpesvirus (distinto del virus del herpes simple tipo 1) y el virus de la variolovacuna. Recombinant AAVs can be produced using the triple transfection method (described in detail in U.S. Patent No. 6,001,650). Typically, recombinant AAVs are produced by transfecting a host cell with a recombinant AAV vector (comprising a transgene) that will be encapsidated into AAV particles, an AAV helper function vector, and an accessory function vector. An AAV helper function vector encodes "AAV helper function" sequences (i.e., rep and cap), which function to transduce productive AAV replication and encapsidation. Preferably, the AAV helper function vector allows for efficient production of AAV vectors without generating detectable wild-type AAV virions (i.e., AAV virions containing functional rep and cap genes). Non-limiting examples of vectors suitable for use with the present disclosure include pHLP19, described in U.S. Patent No. 6,001,650 and the pRep6cap6 vector, described in U.S. Patent No. 6,156,303. The accessory function vector encodes nucleotide sequences for non-AAV-derived viral and/or cellular functions upon which AAV depends for its replication (i.e., “accessory functions”). Accessory functions include those functions required for AAV replication, including, without limitation, those residues involved in activation of AAV gene transcription, stage-specific AAV mRNA splicing, AAV DNA replication, synthesis of cap expression products, and AAV capsid assembly. Accessory virus-based functions may be derived from any of the known helper viruses, such as adenoviruses, herpesviruses (other than herpes simplex virus type 1), and vaccinia virus.

En algunos aspectos, la divulgación proporciona células hospedadoras transfectadas. El término "transfección" se usa para referirse a la captación de ADN extraño por una célula, y una célula ha sido "transfectada" cuando se ha introducido ADN exógeno en el interior de la membrana celular. En general, se conocen varias técnicas de transfección en la técnica. Véanse, por ejemplo, Graham et al. (1973) Virology, 52:456, Sambrook et al., (1989) Molecular Cloning, a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratories, Nueva York, Davis et al., (1986) Basic Methods in Molecular Biology, Elsevier, y Chu et al. (1981) Gene 13:197. Dichas técnicas pueden usarse para introducir uno o más ácidos nucleicos exógenos, tales como un vector de integración de nucleótidos y otras moléculas de ácido nucleico, en células hospedadoras adecuadas. In some aspects, the disclosure provides transfected host cells. The term "transfection" is used to refer to the uptake of foreign DNA by a cell, and a cell has been "transfected" when exogenous DNA has been introduced into the interior of the cell membrane. In general, various transfection techniques are known in the art. See, for example, Graham et al. (1973) Virology, 52:456, Sambrook et al., (1989) Molecular Cloning, a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratories, New York, Davis et al., (1986) Basic Methods in Molecular Biology, Elsevier, and Chu et al. (1981) Gene 13:197. Such techniques can be used to introduce one or more exogenous nucleic acids, such as a nucleotide integrating vector and other nucleic acid molecules, into suitable host cells.

Una "célula hospedadora" se refiere cualquier célula que albergue, o sea capaz de albergar, una sustancia de interés. A menudo, una célula hospedadora es una célula de mamífero. Una célula hospedadora puede usarse como un receptor de una construcción auxiliar de AAV, un plásmido minigénico de AAV, un vector de función accesoria u otro ADN de transferencia asociado con la producción de AAV recombinantes. El término incluye la progenie de la célula original que ha sido transfectada. Así, una "célula hospedadora", como se usa en el presente documento, puede referirse a una célula que ha sido transfectada con una secuencia de ADN exógena. Se entiende que la progenie de una única célula parental puede no ser necesariamente completamente idéntica en morfología o en complemento genómico o total de ADN que el progenitor original, debido a una mutación natural, accidental o deliberada. A "host cell" refers to any cell that harbors, or is capable of harboring, a substance of interest. Often, a host cell is a mammalian cell. A host cell may be used as a recipient of an AAV helper construct, an AAV minigene plasmid, an accessory function vector, or other transfer DNA associated with the production of recombinant AAVs. The term includes the progeny of the original cell that has been transfected. Thus, a "host cell," as used herein, may refer to a cell that has been transfected with an exogenous DNA sequence. It is understood that the progeny of a single parental cell may not necessarily be completely identical in morphology or in genomic or total DNA complement to the original parent, due to natural, accidental, or deliberate mutation.

Como se usa en el presente documento, el término "línea celular" se refiere a una población de células capaces de crecer y dividirse de forma continua o prolongadain vitro.A menudo, las líneas celulares son poblaciones clónicas derivadas de una única célula progenitora. Se sabe además en la técnica que pueden producirse cambios espontáneos o inducidos en el cariotipo durante el almacenamiento o la transferencia de dichas poblaciones clónicas. Por lo tanto, las células derivadas de la línea celular a la que se hace referencia pueden no ser exactamente idénticas a las células o cultivos ancestrales, y la línea celular a la que se hace referencia incluye dichas variantes. As used herein, the term "cell line" refers to a population of cells capable of continuous or prolonged growth and division in vitro. Cell lines are often clonal populations derived from a single progenitor cell. It is further known in the art that spontaneous or induced changes in karyotype may occur during storage or transfer of such clonal populations. Therefore, cells derived from the referenced cell line may not be exactly identical to the ancestral cells or cultures, and the referenced cell line includes such variants.

Como se usa en el presente documento, el término "célula recombinante" se refiere a una célula en la que se ha introducido un segmento de ADN exógeno, tal como un segmento de ADN que conduce a la transcripción de un polipéptido biológicamente activo o a la producción de un ácido nucleico biológicamente activo, tal como un ARN. As used herein, the term "recombinant cell" refers to a cell into which an exogenous DNA segment has been introduced, such as a DNA segment that leads to the transcription of a biologically active polypeptide or the production of a biologically active nucleic acid, such as an RNA.

Como se usa en el presente documento, el término "vector" incluye cualquier elemento genético, tal como un plásmido, fago, transposón, cósmido, cromosoma, cromosoma artificial, virus, virión, etc., capaz de replicarse cuando se asocia con los elementos de control adecuados y que puede transferir secuencias de genes entre células. Por lo tanto, el término incluye vehículos de clonación y expresión, así como vectores víricos. Se consideran vectores útiles aquellos en los que el segmento de ácido nucleico a transcribir se sitúa bajo el control transcripcional de un promotor. Un "promotor" se refiere a una secuencia de ADN reconocida por la maquinaria sintética de la célula, o maquinaria sintética introducida, necesaria para iniciar la transcripción específica de un gen. Las frases "posicionado operativamente", "bajo el control" o "bajo el control transcripcional" significan que el promotor está en la ubicación y orientación correctas en relación con el ácido nucleico para controlar la iniciación de la ARN polimerasa y la expresión del gen. El término "vector o construcción de expresión" significa cualquier tipo de construcción genética que contenga un ácido nucleico en el que parte o la totalidad de la secuencia codificante del ácido nucleico pueda transcribirse. La expresión puede incluir la transcripción del ácido nucleico, por ejemplo, para generar un producto polipeptídico biológicamente activo o ARN funcional (por ejemplo, ARNhc, miARN) a partir de un gen transcrito. As used herein, the term "vector" includes any genetic element, such as a plasmid, phage, transposon, cosmid, chromosome, artificial chromosome, virus, virion, etc., capable of replication when associated with appropriate control elements and capable of transferring gene sequences between cells. Thus, the term includes cloning and expression vehicles as well as viral vectors. Useful vectors are those in which the nucleic acid segment to be transcribed is placed under the transcriptional control of a promoter. A "promoter" refers to a DNA sequence recognized by the cell's synthetic machinery, or introduced synthetic machinery, necessary to initiate specific transcription of a gene. The phrases "operably positioned," "under control," or "under transcriptional control" mean that the promoter is in the correct location and orientation relative to the nucleic acid to control initiation of RNA polymerase and expression of the gene. The term "expression vector or construct" means any type of genetic construct containing a nucleic acid into which part or all of the coding sequence of the nucleic acid can be transcribed. Expression may include transcription of the nucleic acid, for example, to generate a biologically active polypeptide product or functional RNA (e.g., shRNA, miRNA) from a transcribed gene.

Los métodos anteriores para encapsidar vectores recombinantes en cápsides de AAV deseadas para producir los rAAV de la divulgación no pretenden ser limitantes y otros métodos adecuados serán evidentes para el experto. The above methods for encapsidating recombinant vectors into desired AAV capsids to produce the rAAVs of the disclosure are not intended to be limiting and other suitable methods will be apparent to the skilled artisan.

Ácidos nucleicos aisladosIsolated nucleic acids

Una secuencia de "ácido nucleico" se refiere a una secuencia de ADN o ARN. Las proteínas y los ácidos nucleicos de la divulgación pueden aislarse. Como se usa en el presente documento, el término "aislado" significa producido artificialmente. Como se usa en el presente documento con respecto a los ácidos nucleicos, el término "aislado" significa: (i) amplificadoin vitromediante, por ejemplo, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR); (ii) producido recombinantemente por clonación; (iii) purificado, como por escisión y separación en gel; o (iv) sintetizado mediante, por ejemplo, síntesis química. Un ácido nucleico aislado es aquel que es fácilmente manipulable mediante técnicas de ADN recombinante bien conocidas en la técnica. Así, una secuencia de nucleótidos contenida en un vector en el que se conocen los sitios de restricción 5' y 3' o para el que se han divulgado secuencias de cebadores de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se considera aislada, pero no lo es una secuencia de ácido nucleico existente en su estado nativo en su huésped natural. Un ácido nucleico aislado puede estar sustancialmente purificado, pero no necesariamente. Por ejemplo, un ácido nucleico aislado que se aísla dentro de un vector de clonación o expresión no es puro, ya que puede comprender sólo un pequeño porcentaje del material de la célula en la que reside. Sin embargo, tal ácido nucleico se aísla, como se usa el término en el presente documento, porque es fácilmente manipulable mediante técnicas estándar conocidas por los expertos en la materia. Como se usa en el presente documento con respecto a proteínas o péptidos, el término "aislado" se refiere a una proteína o péptido que ha sido aislado de su entorno natural o producido artificialmente (por ejemplo, por síntesis química, por tecnología de ADN recombinante, etc.). A “nucleic acid” sequence refers to a DNA or RNA sequence. Proteins and nucleic acids of the disclosure may be isolated. As used herein, the term “isolated” means artificially produced. As used herein with respect to nucleic acids, the term “isolated” means: (i) amplified in vitro by, for example, the polymerase chain reaction (PCR); (ii) recombinantly produced by cloning; (iii) purified, such as by excision and gel separation; or (iv) synthesized by, for example, chemical synthesis. An isolated nucleic acid is one that is readily manipulable by recombinant DNA techniques well known in the art. Thus, a nucleotide sequence contained in a vector in which the 5' and 3' restriction sites are known or for which polymerase chain reaction (PCR) primer sequences have been disclosed is considered isolated, but a nucleic acid sequence existing in its native state in its natural host is not. An isolated nucleic acid may be substantially purified, but is not necessarily so. For example, an isolated nucleic acid that is isolated within a cloning or expression vector is not pure, as it may comprise only a small percentage of the material of the cell in which it resides. However, such a nucleic acid is isolated, as the term is used herein, because it is readily manipulable by standard techniques known to those skilled in the art. As used herein with respect to proteins or peptides, the term "isolated" refers to a protein or peptide that has been isolated from its natural environment or produced artificially (e.g., by chemical synthesis, by recombinant DNA technology, etc.).

Pueden realizarse sustituciones conservadoras de aminoácidos para proporcionar variantes funcionalmente equivalentes u homólogos de las proteínas de la cápside. En algunos aspectos, la divulgación abarca alteraciones de secuencia que dan lugar a sustituciones conservadoras de aminoácidos. Como se usa en el presente documento, una sustitución conservadora de aminoácidos se refiere a una sustitución de aminoácidos que no altera las características relativas de carga o tamaño de la proteína en la que se realiza la sustitución de aminoácidos. Las variantes pueden prepararse según métodos para alterar la secuencia polipeptídica conocida por un experto en la materia, tal como los que se encuentran en las referencias que recopilan dichos métodos, por ejemplo, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, J. Sambrook, et al., eds., segunda edición, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, Nueva York, 1989, o Current Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel, et al., eds., John Wiley & Sons, Inc., Nueva York. Las sustituciones conservadoras de aminoácidos incluyen sustituciones realizadas entre aminoácidos dentro de los siguientes grupos: (a) M, I, L, V; (b) F, Y, W; (c) K, R, H; (d) A, G; (e) S, T; (f) Q, N; y (g) E, D. Por lo tanto, se pueden realizar sustituciones conservadoras de aminoácidos en la secuencia de aminoácidos de las proteínas y polipéptidos divulgados en el presente documento. Conservative amino acid substitutions may be made to provide functionally equivalent variants or homologs of the capsid proteins. In some aspects, the disclosure encompasses sequence alterations that result in conservative amino acid substitutions. As used herein, a conservative amino acid substitution refers to an amino acid substitution that does not alter the relative charge or size characteristics of the protein in which the amino acid substitution is made. Variants may be prepared according to methods for altering the polypeptide sequence known to one of skill in the art, such as those found in references compiling such methods, for example, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, J. Sambrook, et al., eds., Second Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1989, or Current Protocols in Molecular Biology, F.M. Ausubel, et al., eds., John Wiley & Sons, Inc., New York. Conservative amino acid substitutions include substitutions made between amino acids within the following groups: (a) M, I, L, V; (b) F, Y, W; (c) K, R, H; (d) A, G; (e) S, T; (f) Q, N; and (g) E, D. Thus, conservative amino acid substitutions can be made in the amino acid sequence of the proteins and polypeptides disclosed herein.

Vectores de AAV recombinantes (vectores de rAAV)Recombinant AAV vectors (rAAV vectors)

Los "vectores de AAV recombinantes (rAAV)" de la divulgación suelen estar compuestos, como mínimo, de un transgén y sus secuencias reguladoras, y de repeticiones terminales invertidas (ITR) 5' y 3' de AAV. Es este vector de AAV recombinante que se encapsida en una proteína de la cápside y se administra a una célula diana seleccionada. En algunas realizaciones, el transgén es una secuencia de ácido nucleico, heteróloga a las secuencias del vector, que codifica un polipéptido, proteína, molécula de ARN funcional (por ejemplo, ARNhc, miARN) u otro producto génico de interés. La secuencia codificante de ácido nucleico está unida operativamente a componentes reguladores de manera que permite la transcripción, traducción y/o expresión del transgén en una célula de un tejido diana. "Recombinant AAV (rAAV) vectors" of the disclosure are typically comprised of, at a minimum, a transgene and its regulatory sequences, and AAV 5' and 3' inverted terminal repeats (ITRs). It is this recombinant AAV vector that is encapsidated in a capsid protein and delivered to a selected target cell. In some embodiments, the transgene is a nucleic acid sequence, heterologous to the vector sequences, that encodes a polypeptide, protein, functional RNA molecule (e.g., shRNA, miRNA), or other gene product of interest. The nucleic acid coding sequence is operably linked to regulatory components in a manner that allows for transcription, translation, and/or expression of the transgene in a cell of a target tissue.

En algunas realizaciones, la presente divulgación se refiere a un vector de AAV recombinante (rAAV) que comprende una secuencia de ácido nucleico que incluye un promotor unido operativamente a un transgén, en donde el transgén es un gen asociado con una enfermedad neurodegenerativa (por ejemplo, leucodistrofia). Un vector de rAAV puede comprender además secuencias de ácido nucleico que codifican una o más secuencias de AAV de repetición terminal invertida (ITR), por ejemplo, ITR de AAV2. Un vector de rAAV puede comprender además secuencias de ácido nucleico que codifican una o más ITR de AAV seleccionadas del grupo que consiste en AAV2, AAV3, AAV4, AAV5 y AAV6. In some embodiments, the present disclosure relates to a recombinant AAV (rAAV) vector comprising a nucleic acid sequence that includes a promoter operably linked to a transgene, wherein the transgene is a gene associated with a neurodegenerative disease (e.g., leukodystrophy). A rAAV vector may further comprise nucleic acid sequences encoding one or more AAV inverted terminal repeat (ITR) sequences, e.g., AAV2 ITRs. A rAAV vector may further comprise nucleic acid sequences encoding one or more AAV ITRs selected from the group consisting of AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, and AAV6.

Las secuencias AAV del vector comprenden normalmente las secuencias de repetición terminal invertida 5' y 3' de acción en cis (véase, por ejemplo, B. J. Carter, en "Handbook of Parvoviruses", ed., P. Tijsser, CRC Press, pp. 155168 (1990)). Las secuencias de ITR tienen aproximadamente 145 pb de longitud. Preferiblemente, en la molécula se usan sustancialmente las secuencias completas que codifican las ITR, aunque se permite cierto grado de modificación menor de estas secuencias. La capacidad de modificar estas secuencias de ITR está dentro de la habilidad de la técnica. (Véanse, por ejemplo, textos como Sambrook et al., "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", 2.a ed., Cold Spring Harbor Laboratory, Nueva York (1989); y K. Fisher et al., J Virol., 70:520 532 (1996)). Un ejemplo de dicha molécula empleada en la presente divulgación es un plásmido "de acción en cis" que contiene el transgén, en el que la secuencia transgénica seleccionada y los elementos reguladores asociados están flanqueados por las secuencias de ITR de AAV 5' y 3'. Las secuencias de ITR de AAV pueden obtenerse de cualquier AAV conocido, incluidos los tipos de AAV de mamífero identificados actualmente (por ejemplo, secuencias de ITR de AAV2, AAV3, AAV4, AAV5 o AAV6). AAV vector sequences typically comprise the cis-acting 5' and 3' inverted terminal repeat sequences (see, for example, B. J. Carter, in "Handbook of Parvoviruses", ed., P. Tijsser, CRC Press, pp. 155-168 (1990)). The ITR sequences are approximately 145 bp in length. Preferably, substantially the complete ITR-encoding sequences are used in the molecule, although some degree of minor modification of these sequences is permitted. The ability to modify these ITR sequences is within the skill of the art. (See, for example, texts such as Sambrook et al., "Molecular Cloning. A Laboratory Manual", 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory, New York (1989); and K. Fisher et al., J Virol., 70:520-532 (1996)). An example of such a molecule employed in the present disclosure is a "cis-acting" plasmid containing the transgene, wherein the selected transgene sequence and associated regulatory elements are flanked by 5' and 3' AAV ITR sequences. The AAV ITR sequences can be obtained from any known AAV, including currently identified mammalian AAV types (e.g., AAV2, AAV3, AAV4, AAV5, or AAV6 ITR sequences).

Los rAAV de la presente divulgación pueden ser rAAV pseudotipados. El pseudotipado es el proceso de producir virus o vectores víricos en combinación con proteínas de envoltura vírica extrañas. El resultado es una partícula vírica pseudotipada. Con este método, las proteínas de envoltura vírica extrañas pueden usarse para alterar el tropismo del hospedador o para aumentar/disminuir la estabilidad de las partículas de virus. En algunos aspectos, un rAAV pseudotipado comprende ácidos nucleicos de dos o más AAV diferentes, en donde el ácido nucleico de un AAV codifica una proteína de la cápside y el ácido nucleico de al menos otro AAV codifica otras proteínas víricas y/o el genoma vírico. Un rAAV pseudotipado puede referirse a un AAV que comprende una repetición terminal invertida (ITR) de un serotipo de AAV y una proteína de la cápside de un serotipo de AAV diferente. Por ejemplo, un vector de AAV pseudotipado que contenga las ITR del serotipo X encapsidadas con las proteínas de Y se designará AAVX/Y (por ejemplo, AAV2/1 tiene las ITR de AAV2 y la cápside de AAV1). Los rAAV pseudotipados pueden ser útiles para combinar las capacidades de direccionamiento específicas de tejidos de una proteína de la cápside de un serotipo de AAV con el ADN vírico de otro serotipo de AAV, permitiendo así el suministro dirigido de un transgén a un tejido diana. The rAAVs of the present disclosure may be pseudotyped rAAVs. Pseudotyping is the process of producing viruses or viral vectors in combination with foreign viral envelope proteins. The result is a pseudotyped viral particle. With this method, foreign viral envelope proteins may be used to alter host tropism or to increase/decrease the stability of the virus particles. In some aspects, a pseudotyped rAAV comprises nucleic acids from two or more different AAVs, wherein the nucleic acid of one AAV encodes a capsid protein and the nucleic acid of at least one other AAV encodes other viral proteins and/or the viral genome. A pseudotyped rAAV may refer to an AAV that comprises an inverted terminal repeat (ITR) from one AAV serotype and a capsid protein from a different AAV serotype. For example, a pseudotyped AAV vector containing the ITRs of serotype X encapsidated with the proteins of Y would be designated AAVX/Y (e.g., AAV2/1 has the ITRs of AAV2 and the capsid of AAV1). Pseudotyped rAAVs may be useful for combining the tissue-specific targeting capabilities of a capsid protein from one AAV serotype with viral DNA from another AAV serotype, thus allowing for targeted delivery of a transgene to a target tissue.

Además de los elementos principales identificados anteriormente para el vector de AAV recombinante, el vector también incluye elementos de control necesarios que están unidos operativamente al transgén de una manera que permite su transcripción, traducción y/o expresión en una célula transfectada con el vector plasmídico o infectada con el virus producido por la divulgación. Como se usa en el presente documento, las secuencias "unidas operativamente" incluyen tanto secuencias de control de la expresión que son contiguas al gen de interés como secuencias de control de la expresión que actúan en trans o a distancia para controlar el gen de interés. In addition to the core elements identified above for the recombinant AAV vector, the vector also includes necessary control elements that are operably linked to the transgene in a manner that allows its transcription, translation, and/or expression in a cell transfected with the plasmid vector or infected with the virus produced by the disclosure. As used herein, "operably linked" sequences include both expression control sequences that are contiguous with the gene of interest and expression control sequences that act in trans or at a distance to control the gene of interest.

Las secuencias de control de la expresión incluyen secuencias apropiadas de iniciación, terminación, promotoras y potenciadoras de la transcripción; señales eficientes de procesamiento del ARN, tales como señales de empalme y poliadenilación (poliA); secuencias que estabilizan el ARNm citoplasmático; secuencias que mejoran la eficiencia de la traducción (es decir, la secuencia consenso de Kozak); secuencias que mejoran la estabilidad de la proteína; y, si se desea, secuencias que mejoran la secreción del producto codificado. En la técnica se conoce un gran número de secuencias de control de la expresión, incluidos promotores nativos, constitutivos, inducibles, ubicuos y/o específicos de tejido, que pueden utilizarse. Expression control sequences include appropriate transcription initiation, termination, promoter, and enhancer sequences; efficient RNA processing signals, such as splicing and polyadenylation (polyA) signals; sequences that stabilize cytoplasmic mRNA; sequences that enhance translation efficiency (i.e., the Kozak consensus sequence); sequences that enhance protein stability; and, if desired, sequences that enhance secretion of the encoded product. A large number of expression control sequences are known in the art, including native, constitutive, inducible, ubiquitous, and/or tissue-specific promoters that may be used.

Como se usa en el presente documento, se dice que una secuencia de ácido nucleico (por ejemplo, una secuencia codificante) y unas secuencias reguladoras están unidas "operativamente" cuando están unidas covalentemente de tal manera que la expresión o transcripción de la secuencia de ácido nucleico queda bajo la influencia o el control de las secuencias reguladoras. Si se desea que las secuencias de ácido nucleico se traduzcan en una proteína funcional, se dice que dos secuencias de ADN están unidas operativamente si la inducción de un promotor en las secuencias reguladoras 5' da lugar a la transcripción de la secuencia codificante y si la naturaleza de la unión entre las dos secuencias de ADN no (1) da lugar a la introducción de una mutación de cambio de marco, (2) interfiere con la capacidad de la región promotora para dirigir la transcripción de las secuencias codificantes, o (3) interfiere con la capacidad del transcrito de ARN correspondiente para traducirse en una proteína. Así, una región promotora estaría unida operativamente a una secuencia de ácido nucleico si la región promotora fuera capaz de efectuar la transcripción de esa secuencia de ADN de forma que el transcrito resultante pudiera traducirse en la proteína o polipéptido deseado. Del mismo modo, dos o más regiones codificantes están unidas operativamente cuando están unidas de tal manera que su transcripción a partir de un promotor común da lugar a la expresión de dos o más proteínas que se han traducido en el mismo marco. Las secuencias codificantes unidas operativamente pueden dar lugar a una proteína de fusión. Las secuencias codificantes unidas operativamente pueden dar un ARN funcional (por ejemplo, ARNhc). As used herein, a nucleic acid sequence (e.g., a coding sequence) and regulatory sequences are said to be "operably" linked when they are covalently linked such that expression or transcription of the nucleic acid sequence is under the influence or control of the regulatory sequences. If it is desired that the nucleic acid sequences be translated into a functional protein, two DNA sequences are said to be operably linked if induction of a promoter at the 5' regulatory sequences results in transcription of the coding sequence and if the nature of the junction between the two DNA sequences does not (1) result in the introduction of a frameshift mutation, (2) interfere with the ability of the promoter region to direct transcription of the coding sequences, or (3) interfere with the ability of the corresponding RNA transcript to be translated into a protein. Thus, a promoter region would be operably linked to a nucleic acid sequence if the promoter region were capable of effecting transcription of that DNA sequence such that the resulting transcript could be translated into the desired protein or polypeptide. Similarly, two or more coding regions are operably linked when they are linked in such a way that their transcription from a common promoter results in the expression of two or more proteins that have been translated in frame. Operably linked coding sequences can give rise to a fusion protein. Operably linked coding sequences can give a functional RNA (e.g., shRNA).

Para los ácidos nucleicos que codifican proteínas, generalmente se inserta una secuencia de poliadenilación a continuación de las secuencias transgénicas y antes de la secuencia de ITR de AAV 3'. Una construcción de rAAV útil en la presente divulgación también puede contener un intrón, situado deseablemente entre la secuencia promotora/potenciadora y el transgén. Una posible secuencia de intrón deriva del SV-40, y se denomina secuencia de intrón SV-40 T Otro elemento del vector que puede usarse es un sitio interno de entrada del ribosoma (IRES). Una secuencia IRES se usa para producir más de un polipéptido a partir de un único transcrito génico. Una secuencia IRES se usaría para producir una proteína que contenga más de una cadena polipeptídica. La selección de estos y/u otros elementos vectoriales puede realizarse, según proceda, y muchas de dichas secuencias están disponibles [véase, por ejemplo, Sambrook et al., y las referencias citadas en el mismo en, por ejemplo, las páginas 3.183.26 y 16.17 16.27 y Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Nueva York, 1989]. En algunas realizaciones, se incluye en la poliproteína una secuencia 2A del virus de la fiebre aftosa; se trata de un péptido pequeño (de aproximadamente 18 aminoácidos de longitud) que se ha demostrado que media en la escisión de poliproteínas (Ryan, M D et al., EMBO, 1994; 4: 928-933; Mattion, N M et al., J Virology, noviembre de 1996; p. 8124 8127; Furler, S et al., Gene Therapy, 2001; 8: 864-873; y Halpin, C et al., The Plant Journal, 1999; 4: 453-459). La actividad de escisión de la secuencia 2A se ha demostrado anteriormente en sistemas artificiales, incluidos plásmidos y vectores de terapia génica (AAV y retrovirus) (Ryan, M D et al., EMBO, 1994; 4: 928-933; Mattion, N M et al., J Virology, noviembre de 1996; p. 8124-8127; Furler, S et al., Gene Therapy, 2001; 8: 864-873; y Halpin, C et al., The Plant Journal, 1999; 4: 453-459; de Felipe, P et al., Gene Therapy, 1999; 6: 198-208; de Felipe, P et al., Human Gene Therapy, 2000; 11: 1921-1931.; y Klump, H et al., Gene Therapy, 2001; 8: 811-817). For nucleic acids encoding proteins, a polyadenylation sequence is generally inserted following the transgene sequences and before the AAV 3' ITR sequence. An rAAV construct useful in the present disclosure may also contain an intron, desirably located between the promoter/enhancer sequence and the transgene. One possible intron sequence is derived from SV-40, and is referred to as the SV-40 T intron sequence. Another vector element that may be used is an internal ribosome entry site (IRES). An IRES sequence is used to produce more than one polypeptide from a single gene transcript. An IRES sequence would be used to produce a protein containing more than one polypeptide chain. Selection of these and/or other vector elements can be made as appropriate, and many such sequences are available [see, for example, Sambrook et al., and references cited therein at, for example, pages 3,183,26 and 16,17 16,27 and Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, 1989]. In some embodiments, a foot-and-mouth disease virus 2A sequence is included in the polyprotein; It is a small peptide (approximately 18 amino acids in length) that has been shown to mediate the cleavage of polyproteins (Ryan, M D et al., EMBO, 1994; 4: 928-933; Mattion, N M et al., J Virology, Nov 1996; p. 8124-8127; Furler, S et al., Gene Therapy, 2001; 8: 864-873; and Halpin, C et al., The Plant Journal, 1999; 4: 453-459). Cleavage activity of the 2A sequence has been previously demonstrated in artificial systems including plasmids and gene therapy vectors (AAV and retroviruses) (Ryan, M D et al., EMBO, 1994; 4:928-933; Mattion, N M et al., J Virology, Nov 1996; p. 8124-8127; Furler, S et al., Gene Therapy, 2001; 8:864-873; and Halpin, C et al., The Plant Journal, 1999; 4:453-459; de Felipe, P et al., Gene Therapy, 1999; 6:198-208; de Felipe, P et al., Human Gene Therapy, 2000; 11:1921-1931.; and Klump, H et al., Gene Therapy, 2001; 8: 811-817).

La naturaleza precisa de las secuencias reguladoras necesarias para la expresión génica en las células hospedadoras puede variar entre especies, tejidos o tipos celulares, pero en general incluirá, según sea necesario, secuencias 5' no transcritas y 5' no traducidas implicadas en el inicio de la transcripción y la traducción, respectivamente, tal como una caja TATA, secuencia de encapuchado, secuencia CAAT, elementos potenciadores y similares. Especialmente, dichas secuencias reguladoras no transcritas 5' incluirán una región promotora que incluye una secuencia promotora para el control transcripcional del gen unido operativamente. Las secuencias reguladoras también pueden incluir secuencias potenciadoras o secuencias activadoras aguas arriba, según se desee. Los vectores de la divulgación pueden incluir opcionalmente secuencias 5' líder o señalizadoras. La elección y el diseño de un vector apropiado está dentro de la capacidad y discreción de un experto en la materia. The precise nature of the regulatory sequences necessary for gene expression in the host cells may vary among species, tissues, or cell types, but will generally include, as necessary, 5' non-transcribed and 5' non-translated sequences involved in initiation of transcription and translation, respectively, such as a TATA box, capping sequence, CAAT sequence, enhancer elements, and the like. Especially, such 5' non-transcribed regulatory sequences will include a promoter region that includes a promoter sequence for transcriptional control of the operably linked gene. The regulatory sequences may also include enhancer sequences or upstream activator sequences, as desired. The vectors of the disclosure may optionally include 5' leader or signal sequences. The choice and design of an appropriate vector is within the ability and discretion of one skilled in the art.

Ejemplos de promotores constitutivos incluyen, sin limitación, el promotor retroviral LTR del virus del sarcoma de Rous (RSV) (opcionalmente con el potenciador del RSV), el promotor del citomegalovirus (CMV) (opcionalmente con el potenciador del CMV) [véase, por ejemplo, Boshart et al., Cell, 41:521-530 (1985)], el promotor de SV40, el promotor de dihidrofolato reductasa, el promotor de p-actina, el promotor de fosfoglicerol quinasa (PGK) y el promotor de EF1a [Invitrogen]. En algunas realizaciones, un promotor es un promotor de p-actina de pollo mejorado. En algunas realizaciones, un promotor es un promotor específico de astrocitos. En algunas realizaciones, un promotor es un promotor específico de oligodendrocitos. En algunas realizaciones, un promotor es un promotor específico del SNC. Examples of constitutive promoters include, but are not limited to, the Rous sarcoma virus (RSV) retroviral LTR promoter (optionally with RSV enhancer), the cytomegalovirus (CMV) promoter (optionally with CMV enhancer) [see, e.g., Boshart et al., Cell, 41:521-530 (1985)], the SV40 promoter, the dihydrofolate reductase promoter, the p-actin promoter, the phosphoglycerol kinase (PGK) promoter, and the EF1a promoter [Invitrogen]. In some embodiments, a promoter is an improved chicken p-actin promoter. In some embodiments, a promoter is an astrocyte-specific promoter. In some embodiments, a promoter is an oligodendrocyte-specific promoter. In some embodiments, a promoter is a CNS-specific promoter.

Los promotores inducibles permiten la regulación de la expresión génica y pueden ser regulados por compuestos suministrados exógenamente, factores ambientales tales como la temperatura, o la presencia de un estado fisiológico específico, por ejemplo, fase aguda, un estado de diferenciación particular de la célula, o sólo en células replicantes. Los promotores inducibles y los sistemas inducibles están disponibles en una variedad de fuentes comerciales, incluyendo, sin limitación, Invitrogen, Clontech y Ariad. Se han descrito muchos otros sistemas que pueden ser fácilmente seleccionados por un experto en la materia. Ejemplos de promotores inducibles regulados por promotores suministrados exógenamente incluyen el promotor de metalotioneína (MT) de oveja inducible por cinc, el promotor del virus del tumor mamario de ratón (MMTV) inducible por dexametasona (Dex), el sistema promotor de polimerasa T7 (documento de patente WO 98/10088); el promotor de ecdisona de insectos (No et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93:3346-3351 (1996)), el sistema reprimible por tetraciclina (Gossen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89:5547-5551 (1992)), el sistema inducible por tetraciclina (Gossen et al., Science, 268:1766-1769 (1995), véase también Harvey et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 2:512-518 (1998)), el sistema inducible por RU486 (Wang et al., Nat. Biotech., 15:239-243 (1997) y Wang et al., Gene Ther., 4:432-441 (1997)) y el sistema inducible por rapamicina (Magari et al., J. Clin. Invest., 100:2865-2872 (1997)). Otros tipos de promotores inducibles que pueden ser útiles en este contexto son los que están regulados por un estado fisiológico específico, por ejemplo, la temperatura, la fase aguda, un estado de diferenciación particular de la célula, o sólo en células replicantes. Inducible promoters allow for regulation of gene expression and may be regulated by exogenously supplied compounds, environmental factors such as temperature, or the presence of a specific physiological state, e.g., acute phase, a particular differentiation state of the cell, or only in replicating cells. Inducible promoters and inducible systems are available from a variety of commercial sources, including, without limitation, Invitrogen, Clontech, and Ariad. Many other systems have been described that can be readily selected by one of skill in the art. Examples of inducible promoters regulated by exogenously supplied promoters include the zinc-inducible sheep metallothionein (MT) promoter, the dexamethasone (Dex)-inducible mouse mammary tumor virus (MMTV) promoter, the T7 polymerase promoter system (WO 98/10088); the insect ecdysone promoter (No et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93:3346-3351 (1996)), the tetracycline-repressible system (Gossen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89:5547-5551 (1992)), the tetracycline-inducible system (Gossen et al., Science, 268:1766-1769 (1995), see also Harvey et al., Curr. Opin. Chem. Biol., 2:512-518 (1998)), the RU486-inducible system (Wang et al., Nat. Biotech., 15:239-243 (1997) and Wang et al., Gene Ther., 4:432-441 (1997)) and the rapamycin-inducible system (Magari et al., J. Clin. Invest., 100:2865-2872 (1997)). Other types of inducible promoters that may be useful in this context are those that are regulated by a specific physiological state, for example, temperature, the acute phase, a particular differentiation state of the cell, or only in replicating cells.

Puede usarse el promotor nativo del transgén. El promotor nativo puede ser preferible cuando se desea que la expresión del transgén imite la expresión nativa. El promotor nativo puede usarse cuando la expresión del transgén deba regularse temporal o evolutivamente, o de manera específica de tejido, o en respuesta a estímulos transcripcionales específicos. En otra realización, también pueden usarse otros elementos de control de la expresión nativa, tales como elementos potenciadores, sitios de poliadenilación o secuencias consenso de Kozak, para imitar la expresión nativa. The native promoter of the transgene may be used. The native promoter may be preferred when it is desired that the expression of the transgene mimic native expression. The native promoter may be used when the expression of the transgene must be regulated temporally or evolutionarily, or in a tissue-specific manner, or in response to specific transcriptional stimuli. In another embodiment, other native expression control elements, such as enhancer elements, polyadenylation sites, or Kozak consensus sequences, may also be used to mimic native expression.

Las secuencias reguladoras pueden conferir capacidades de expresión génica específicas de tejido. En algunos casos, las secuencias reguladoras específicas de tejido se unen a factores de transcripción específicos de tejido que inducen la transcripción de una manera específica de tejido. Secuencias reguladoras específicas de tejido a modo de ejemplo (por ejemplo, promotores, potenciadores, etc.) son bien conocidas en la técnica. Secuencias reguladoras específicas de tejido a modo de ejemplo incluyen, pero no se limitan a, los siguientes promotores específicos de tejido: un promotor de la globulina fijadora de tiroxina (TBG) específico del hígado, un promotor de la insulina, un promotor del glucagón, un promotor de la somatostatina, un promotor del polipéptido pancreático (PPY), un promotor de la sinapsina-1 (Syn), un promotor de la creatina cinasa (MCK), un promotor de la desmina de mamífero (DES), un promotor de la cadena pesada de a-miosina (a-MHC), o un promotor de la troponina T cardíaca (cTnT). Otros promotores a modo de ejemplo incluyen el promotor de beta-actina, el promotor del núcleo del virus de la hepatitis B, Sandig et al., Gene Ther., 3:1002-9 (1996); el promotor de alfa-fetoproteína (AFP), Arbuthnot et al., Hum. Gene Ther., 7:1503-14 (1996)), el promotor de la osteocalcina ósea (Stein et al., Mol. Biol. Rep., 24:185-96 (1997)); el promotor de la sialoproteína ósea (Chen et al., J. Bone Miner. Res., 11:654-64 (1996)), el promotor de CD2 (Hansal et al., J. Immunol., 161:1063-8 (1998); el promotor de la cadena pesada de inmunoglobulinas; el promotor de la cadena a del receptor de linfocitos T, neuronal como el promotor de la enolasa específica de neuronas (NSE) (Andersen et al., Cell. Mol. Neurobiol., 13:503-15 (1993)), el promotor del gen de la cadena ligera de neurofilamentos (Piccioli et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88:5611 -5 (1991)) y el promotor del gen vgf específico de la neurona (Piccioli et al., Neuron, 15:373-84 (1995)), entre otros que resultarán evidentes para el experto. El promotor puede ser un promotor específico de oligodendrocitos, por ejemplo, el promotor de la proteína básica de mielina (MBP) (Chen et al., J. Neurosci, Res., 55(4); 504-13 (1999)). Regulatory sequences may confer tissue-specific gene expression capabilities. In some cases, tissue-specific regulatory sequences bind to tissue-specific transcription factors that induce transcription in a tissue-specific manner. Exemplary tissue-specific regulatory sequences (e.g., promoters, enhancers, etc.) are well known in the art. Exemplary tissue-specific regulatory sequences include, but are not limited to, the following tissue-specific promoters: a liver-specific thyroxine-binding globulin (TBG) promoter, an insulin promoter, a glucagon promoter, a somatostatin promoter, a pancreatic polypeptide (PPY) promoter, a synapsin-1 (Syn) promoter, a creatine kinase (MCK) promoter, a mammalian desmin (DES) promoter, an α-myosin heavy chain (α-MHC) promoter, or a cardiac troponin T (cTnT) promoter. Other exemplary promoters include the beta-actin promoter, the hepatitis B virus core promoter, Sandig et al., Gene Ther., 3:1002-9 (1996); the alpha-fetoprotein (AFP) promoter, Arbuthnot et al., Hum. Gene Ther., 7:1503-14 (1996)), the bone osteocalcin promoter (Stein et al., Mol. Biol. Rep., 24:185-96 (1997)); the bone sialoprotein promoter (Chen et al., J. Bone Miner. Res., 11:654-64 (1996)), the CD2 promoter (Hansal et al., J. Immunol., 161:1063-8 (1998); the immunoglobulin heavy chain promoter; the T-cell receptor alpha chain promoter, neuronal such as the neuron-specific enolase (NSE) promoter (Andersen et al., Cell. Mol. Neurobiol., 13:503-15 (1993)), the neurofilament light chain gene promoter (Piccioli et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88:5611-5 (1991)) and the neuron-specific vgf gene promoter (Piccioli et al., Neuron, 15:373-84 (1995)), among others that will be apparent to the expert. The promoter may be an oligodendrocyte-specific promoter, for example, the myelin basic protein (MBP) promoter (Chen et al., J. Neurosci, Res., 55(4); 504-13 (1999)).

Aspectos de la divulgación se relacionan con el descubrimiento de que la expresión de hASPA específica de astrocitos (por ejemplo, restringida a los astrocitos) tiene un efecto terapéutico positivo (por ejemplo, supervivencia, crecimiento normalizado, restauración de la función motora normal y de la función cognitiva) en modelos de ratón de la enfermedad de Canavan. Por lo tanto, en algunas realizaciones, el transgén de un rAAV descrito por la divulgación está unido operativamente a un promotor específico de astrocitos. Ejemplos de promotores específicos de astrocitos incluyen, pero no se limitan a, la proteína ácida fibrilar glial (GFAP) (Brenner et al., J. Neurosci, 14(3, Pt 1); 1030-7 (1994)), promotor de la familia de la aldehído deshidrogenasa 1, miembro L1 (ALDH1L1) (Cahoy et al., J. Neurosci. 28, 264 278 (2008)) y el promotor del transportador de glutamato EAAT1 (Colin et al., Glia 57, 667-679 (2009)). En algunas realizaciones, el promotor específico de astrocitos es el promotor de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP). Aspects of the disclosure relate to the discovery that astrocyte-specific (e.g., astrocyte-restricted) expression of hASPA has a positive therapeutic effect (e.g., survival, normalized growth, restoration of normal motor function and cognitive function) in mouse models of Canavan disease. Thus, in some embodiments, the rAAV transgene described by the disclosure is operably linked to an astrocyte-specific promoter. Examples of astrocyte-specific promoters include, but are not limited to, the glial fibrillary acidic protein (GFAP) promoter (Brenner et al., J. Neurosci, 14(3, Pt 1); 1030-7 (1994)), the aldehyde dehydrogenase family 1, member L1 (ALDH1L1) promoter (Cahoy et al., J. Neurosci. 28, 264-278 (2008)), and the glutamate transporter EAAT1 promoter (Colin et al., Glia 57, 667-679 (2009)). In some embodiments, the astrocyte-specific promoter is the glial fibrillary acidic protein (GFAP) promoter.

Uno o más sitios de unión para uno o más miARN pueden incorporarse en un transgén de un vector de rAAV, para inhibir la expresión del transgén en uno o más tejidos de un sujeto que alberga el transgén. El experto en la materia apreciará que los sitios de unión pueden seleccionarse para controlar la expresión de un transgén de forma específica para cada tejido. Por ejemplo, los sitios de unión para el miR-122 específico del hígado pueden incorporarse a un transgén para inhibir la expresión de dicho transgén en el hígado. Los sitios diana en el ARNm pueden estar en la 5' UTR, la 3' UTR o en la región codificante. Normalmente, el sitio diana se encuentra en la UTR 3' del ARNm. Además, el transgén puede diseñarse de forma que múltiples miARN regulen el ARNm reconociendo el mismo sitio o varios. La presencia de múltiples sitios de unión de miARN puede dar lugar a la acción cooperativa de múltiples RISC y proporcionar una inhibición altamente eficaz de la expresión. La secuencia del sitio diana puede comprender un total de 5-100, 10-60, o más nucleótidos. La secuencia del sitio diana puede comprender al menos 5 nucleótidos de la secuencia de un sitio de unión a un gen diana. One or more binding sites for one or more miRNAs may be incorporated into a transgene of a rAAV vector, to inhibit expression of the transgene in one or more tissues of a subject harboring the transgene. It will be appreciated by those skilled in the art that binding sites may be selected to control expression of a transgene in a tissue-specific manner. For example, binding sites for the liver-specific miR-122 may be incorporated into a transgene to inhibit expression of that transgene in the liver. Target sites in the mRNA may be in the 5' UTR, the 3' UTR, or in the coding region. Typically, the target site is located in the 3' UTR of the mRNA. Furthermore, the transgene may be designed such that multiple miRNAs regulate the mRNA by recognizing the same or multiple sites. The presence of multiple miRNA binding sites may result in the cooperative action of multiple RISCs and provide highly effective inhibition of expression. The target site sequence may comprise a total of 5-100, 10-60, or more nucleotides. The target site sequence may comprise at least 5 nucleotides of the sequence of a target gene binding site.

Métodos de administración de AAV recombinanteRecombinant AAV Administration Methods

Los rAAV pueden administrarse a un sujeto en composiciones según cualquier método apropiado. El rAAV, por ejemplo, suspendido en un vehículo fisiológicamente compatible (es decir, en una composición), puede administrarse a un sujeto, es decir, un animal hospedador, como un ser humano, un ratón, una rata, un gato, un perro, una oveja, un conejo, un caballo, una vaca, una cabra, un cerdo, un cobaya, un hámster, un pollo, un pavo o un primate no humano (por ejemplo, un macaco). En algunos casos, un animal hospedador no incluye a un ser humano. rAAVs may be administered to a subject in compositions by any appropriate method. The rAAV, for example, suspended in a physiologically compatible carrier (i.e., in a composition), may be administered to a subject, i.e., a host animal, such as a human, mouse, rat, cat, dog, sheep, rabbit, horse, cow, goat, pig, guinea pig, hamster, chicken, turkey, or non-human primate (e.g., macaque). In some cases, a host animal does not include a human.

Las composiciones de la divulgación pueden comprender un rAAV solo, o en combinación con uno o más virus (por ejemplo, un segundo rAAV que tenga uno o más transgenes diferentes). Una composición puede comprender 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 o más rAAV diferentes, cada uno con uno o más transgenes diferentes. Compositions of the disclosure may comprise a rAAV alone, or in combination with one or more viruses (e.g., a second rAAV having one or more different transgenes). A composition may comprise 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 or more different rAAVs, each having one or more different transgenes.

En algunos casos, la administración de un rAAV a un sujeto provoca una respuesta inmunitaria contra la proteína de la cápside del rAAV en el sujeto. Sin querer ceñirse a ninguna teoría en particular, la supresión del sistema inmunitario de un sujeto antes de la administración de un rAAV da lugar, en algunas realizaciones, a un mayor efecto terapéutico del rAAV. Por lo tanto, puede administrarse a un sujeto uno o más (por ejemplo, 2, 3, 4, 5 o más) agentes inmunosupresores antes de la administración de un rAAV según se describe en la divulgación. Un "agente inmunosupresor" es cualquier composición (por ejemplo, una proteína, un ácido nucleico, una molécula pequeña, etc.) que reduce la respuesta inmunitaria de un sujeto a un rAAV. Un agente inmunosupresor puede reducir la respuesta inmunitaria innata, la respuesta inmunitaria adaptativa, la respuesta inmunitaria celular, la respuesta inmunitaria humoral, o cualquier combinación de las anteriores, en un sujeto. In some cases, administration of a rAAV to a subject elicits an immune response against the rAAV capsid protein in the subject. Without wishing to be bound by any particular theory, suppression of a subject's immune system prior to administration of a rAAV results, in some embodiments, in an enhanced therapeutic effect of the rAAV. Thus, one or more (e.g., 2, 3, 4, 5, or more) immunosuppressive agents may be administered to a subject prior to administration of a rAAV as described in the disclosure. An "immunosuppressive agent" is any composition (e.g., a protein, nucleic acid, small molecule, etc.) that reduces a subject's immune response to a rAAV. An immunosuppressive agent may reduce the innate immune response, the adaptive immune response, the cellular immune response, the humoral immune response, or any combination of the above, in a subject.

Los ejemplos de agentes inmunosupresores biológicos incluyen, entre otros, anticuerpos monoclonales, como los anticuerpos monoclonales que bloquean la vía coestimuladora (por ejemplo, anticuerpos apropiados contra CTLA4, ICOS, CD80, OX40 u otras dianas), ARN de interferencia (por ejemplo, ARNip, ARNbc, ARNhc, miARN, etc.) dirigido a moléculas inmunoestimuladoras (por ejemplo, citocinas) y proteínas (por ejemplo, inhibidores del proteasoma). Examples of biological immunosuppressive agents include, but are not limited to, monoclonal antibodies, such as monoclonal antibodies that block the costimulatory pathway (e.g., appropriate antibodies against CTLA4, ICOS, CD80, OX40, or other targets), interfering RNA (e.g., siRNA, dsRNA, shRNA, miRNA, etc.) targeting immunostimulatory molecules (e.g., cytokines), and proteins (e.g., proteasome inhibitors).

Los ejemplos de moléculas inmunosupresoras de molécula pequeña incluyen, pero no se limitan a, glucocorticoides (por ejemplo, cortisol, cortisona, prednisona, prednisolona, metilprednisolona, dexametasona, betametasona, triamcinolona, beclometasona, fludrocortisona, desoxicorticosterona (DOCA) y aldosterona), citostáticos (por ejemplo, ciclofosfamida, nitrosoureas, compuestos de platino, metotrexato, azatioprina, mercaptopurina, fluorouracilo, dactinomicina, etc.), ciclofosfamida, nitrosoureas, compuestos de platino, metotrexato, azatioprina, mercaptopurina, fluorouracilo, dactinomicina, etc.), fármacos dirigidos a las inmunofilinas (por ejemplo, ciclosporina, tacrolimus, sirolimus, rapamicina, etc.), interferones (por ejemplo, IFN-p), micofenolato, fingolimod y miriocina. Examples of small molecule immunosuppressive molecules include, but are not limited to, glucocorticoids (e.g., cortisol, cortisone, prednisone, prednisolone, methylprednisolone, dexamethasone, betamethasone, triamcinolone, beclomethasone, fludrocortisone, deoxycorticosterone (DOCA), and aldosterone), cytostatics (e.g., cyclophosphamide, nitrosoureas, platinum compounds, methotrexate, azathioprine, mercaptopurine, fluorouracil, dactinomycin, etc.), drugs targeting immunophilins (e.g., cyclosporine, tacrolimus, sirolimus, rapamycin, etc.), interferons (e.g., IFN-p), mycophenolate, fingolimod and myriocin.

Puede administrarse un agente inmunosupresor a un sujeto entre aproximadamente una semana y un minuto antes de la administración de un rAAV como se describe en la divulgación. En algunas realizaciones, se administra un agente inmunosupresor a un sujeto entre aproximadamente 5 días, aproximadamente 1 día, aproximadamente 12 horas, aproximadamente 2 horas, aproximadamente 1 hora, aproximadamente 30 minutos, aproximadamente 10 minutos, aproximadamente 5 minutos o aproximadamente 1 minuto antes de la administración de un rAAV. Puede administrarse a un sujeto un agente inmunosupresor en múltiples (por ejemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 o más) ocasiones antes de la administración de un rAAV al sujeto. An immunosuppressive agent may be administered to a subject between about one week and one minute prior to administration of a rAAV as described herein. In some embodiments, an immunosuppressive agent is administered to a subject between about 5 days, about 1 day, about 12 hours, about 2 hours, about 1 hour, about 30 minutes, about 10 minutes, about 5 minutes, or about 1 minute prior to administration of a rAAV. An immunosuppressive agent may be administered to a subject on multiple (e.g., 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or more) occasions prior to administration of a rAAV to the subject.

Una composición puede comprender además un vehículo farmacéuticamente aceptable. Los vehículos adecuados pueden seleccionarse fácilmente por un experto en la materia en vista de la indicación para la que está dirigido el rAAV. Por ejemplo, un vehículo adecuado incluye solución salina, que puede formularse con una variedad de disoluciones tamponantes (por ejemplo, solución salina tamponada con fosfato). Otros vehículos a modo de ejemplo incluyen solución salina estéril, lactosa, sacarosa, fosfato de calcio, gelatina, dextrano, agar, pectina, aceite de cacahuete, aceite de sésamo y agua. La selección del vehículo no es una limitación de la presente divulgación. A composition may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier. Suitable carriers can be readily selected by one of skill in the art in view of the indication for which the rAAV is intended. For example, a suitable carrier includes saline, which can be formulated with a variety of buffering solutions (e.g., phosphate buffered saline). Other exemplary carriers include sterile saline, lactose, sucrose, calcium phosphate, gelatin, dextran, agar, pectin, peanut oil, sesame oil, and water. The selection of carrier is not a limitation of the present disclosure.

Opcionalmente, las composiciones de la divulgación pueden contener, además del rAAV y el (los) vehículo(s), otros componentes farmacéuticos, tales como conservantes o estabilizadores químicos. Algunos conservantes a modo de ejemplo adecuados son clorobutanol, sorbato potásico, ácido sórbico, dióxido de azufre, galato de propilo, parabenos, etilvainillina, glicerina, fenol y paraclorofenol. Los estabilizadores químicos adecuados incluyen la gelatina y la albúmina. Optionally, the compositions of the disclosure may contain, in addition to the rAAV and the carrier(s), other pharmaceutical components, such as preservatives or chemical stabilizers. Some suitable exemplary preservatives are chlorobutanol, potassium sorbate, sorbic acid, sulfur dioxide, propyl gallate, parabens, ethyl vanillin, glycerin, phenol and parachlorophenol. Suitable chemical stabilizers include gelatin and albumin.

Los rAAV se administran en cantidades suficientes para transfectar las células de un tejido deseado (por ejemplo, tejido del SNC) y proporcionar niveles suficientes de transferencia y expresión génica sin efectos adversos indebidos. Los ejemplos de vías de administración farmacéuticamente aceptables incluyen, pero no se limitan a, la administración directa al órgano seleccionado (por ejemplo, intratecal, intracerebral), oral, por inhalación (incluida la administración intranasal e intratraqueal), intraocular, intravenosa, intramuscular, subcutánea, intradérmica, intratumoral y otras vías parentales de administración. Las vías de administración pueden combinarse, si se desea. rAAVs are administered in amounts sufficient to transfect cells of a desired tissue (e.g., CNS tissue) and provide sufficient levels of gene transfer and expression without undue adverse effects. Examples of pharmaceutically acceptable routes of administration include, but are not limited to, direct administration to the selected organ (e.g., intrathecal, intracerebral), oral, inhalation (including intranasal and intratracheal administration), intraocular, intravenous, intramuscular, subcutaneous, intradermal, intratumoral, and other parenteral routes of administration. Routes of administration may be combined, if desired.

La dosis de viriones de rAAV necesaria para lograr un "efecto terapéutico" particular, por ejemplo, las unidades de dosis en copias genómicas/por kilogramo de peso corporal (CG/kg), variará en función de varios factores, que incluyen, pero no se limitan a: la vía de administración del virión de rAAV, el nivel de expresión del gen o ARN necesario para lograr un efecto terapéutico, la enfermedad o trastorno específico que se esté tratando y la estabilidad del producto del gen o ARN. Un experto en la materia puede determinar fácilmente un intervalo de dosis de viriones de rAAV para tratar a un paciente con una enfermedad o trastorno particular basándose en los factores mencionados anteriormente, así como en otros factores. The dose of rAAV virions required to achieve a particular "therapeutic effect", e.g., dosage units in genomic copies/per kilogram of body weight (CG/kg), will vary based on several factors, including, but not limited to: the route of administration of the rAAV virion, the level of gene or RNA expression required to achieve a therapeutic effect, the specific disease or disorder being treated, and the stability of the gene or RNA product. One of skill in the art can readily determine a dosage range of rAAV virions to treat a patient with a particular disease or disorder based on the factors discussed above, as well as other factors.

Una cantidad eficaz de un rAAV es una cantidad suficiente para infectar un animal y un tejido deseado. Una cantidad eficaz de un rAAV puede ser una cantidad suficiente para producir un modelo animal transgénico somático estable. La cantidad eficaz dependerá principalmente de factores como la especie, la edad, el peso, la salud del sujeto y el tejido al que se dirige, por lo que puede variar según el animal y el tejido. Por ejemplo, una cantidad eficaz del rAAV está generalmente en el intervalo de aproximadamente 1 ml a aproximadamente 100 ml de disolución que contiene de aproximadamente 109 a 1016 copias del genoma (cg). Puede ser adecuada una dosis entre aproximadamente 1010 y 1015 copias del genoma. En algunos casos, es adecuada una dosis entre aproximadamente 1011 y 1013 copias de genoma de rAAV. En ciertos casos, 1011 o 1012 copias de genoma de rAAV es eficaz para dirigirse al tejido del SNC. La dosis de un rAAV puede calcularse basándose en el peso del sujeto al que se administra el rAAV. Por ejemplo, puede ser adecuada una dosis entre 1,0 x 1010 cg/kg y 1,0 x 1015 cg/kg. Puede ser adecuada una dosis de 2,0 x 1010 cg/kg, 2,0 x 1011 cg/kg, 2,0 x 1012 cg/kg, 2,0 x 1013 cg/kg, 2,0 x 1014 cg/kg o 2,0 x 1015 cg/kg. En algunos casos, se producen animales transgénicos estables mediante dosis múltiples de un rAAV. An effective amount of a rAAV is an amount sufficient to infect an animal and a desired tissue. An effective amount of a rAAV may be an amount sufficient to produce a stable somatic transgenic animal model. The effective amount will depend primarily on factors such as the species, age, weight, health of the subject, and the tissue being targeted, and may vary by animal and tissue. For example, an effective amount of rAAV is generally in the range of about 1 mL to about 100 mL of solution containing about 10 to 10 genome copies (cg). A dose between about 10 and 10 genome copies may be suitable. In some cases, a dose between about 10 and 10 rAAV genome copies is suitable. In certain cases, 10 or 10 rAAV genome copies is effective for targeting CNS tissue. The dose of an rAAV may be calculated based on the weight of the subject to which the rAAV is administered. For example, a dose between 1.0 x 1010 cg/kg and 1.0 x 1015 cg/kg may be appropriate. A dose of 2.0 x 1010 cg/kg, 2.0 x 1011 cg/kg, 2.0 x 1012 cg/kg, 2.0 x 1013 cg/kg, 2.0 x 1014 cg/kg, or 2.0 x 1015 cg/kg may be appropriate. In some cases, stable transgenic animals are produced by multiple doses of an rAAV.

Puede administrarse una dosis de rAAV a un sujeto no más de una vez por día natural (por ejemplo, en un periodo de 24 horas). Puede administrarse una dosis de rAAV a un sujeto no más de una vez cada 2, 3, 4, 5, 6 o 7 días naturales. Puede administrarse una dosis de rAAV a un sujeto no más de una vez por semana natural (por ejemplo, 7 días naturales). Una dosis de rAAV puede administrarse a un sujeto no más de dos veces por semana (por ejemplo, una vez en un periodo de dos semanas naturales). Una dosis de rAAV puede administrarse a un sujeto no más de una vez por mes natural (por ejemplo, una vez cada 30 días naturales). Puede administrarse una dosis de rAAV a un sujeto no más de una vez cada seis meses naturales. Puede administrarse una dosis de rAAV a un sujeto no más de una vez por año natural (por ejemplo, 365 días o 366 días en un año bisiesto). A dose of rAAV may be administered to a subject no more than once per calendar day (e.g., in a 24-hour period). A dose of rAAV may be administered to a subject no more than once every 2, 3, 4, 5, 6, or 7 calendar days. A dose of rAAV may be administered to a subject no more than once per calendar week (e.g., 7 calendar days). A dose of rAAV may be administered to a subject no more than twice per week (e.g., once in a two-calendar-week period). A dose of rAAV may be administered to a subject no more than once per calendar month (e.g., once every 30 calendar days). A dose of rAAV may be administered to a subject no more than once every six calendar months. A dose of rAAV may be administered to a subject no more than once per calendar year (e.g., 365 days or 366 days in a leap year).

Las composiciones de rAAV pueden formularse para reducir la agregación de partículas de AAV en la composición, en particular cuando están presentes concentraciones elevadas de rAAV (por ejemplo, ~1013 CG/ml o más). Pueden usarse métodos apropiados para reducir la agregación de, incluyendo, por ejemplo, la adición de tensioactivos, el ajuste del pH, el ajuste de la concentración de sales, etc. (véase, por ejemplo, Wright FR, et al., Molecular Therapy (2005) 12, 171-178). rAAV compositions may be formulated to reduce aggregation of AAV particles in the composition, particularly when high concentrations of rAAV are present (e.g., ~1013 CG/ml or greater). Appropriate methods may be used to reduce aggregation, including, for example, addition of surfactants, pH adjustment, adjustment of salt concentration, etc. (see, for example, Wright FR, et al., Molecular Therapy (2005) 12, 171-178).

La formulación de excipientes y disoluciones de vehículo farmacéuticamente aceptables es bien conocida por los expertos en la materia, al igual que el desarrollo de regímenes de administración y tratamiento adecuados para usar las composiciones particulares descritas en el presente documento en una variedad de regímenes de tratamiento. Normalmente, estas formulaciones pueden contener al menos aproximadamente 0,1 % del compuesto activo o más, aunque el porcentaje del (de los) principio(s) activo(s) puede, naturalmente, ser variado y puede estar convenientemente entre aproximadamente el 1 o el 2 % y aproximadamente el 70 % o el 80 % o más del peso o volumen de la formulación total. Naturalmente, la cantidad de compuesto activo en cada composición terapéuticamente útil puede ser preparada de tal una manera que una dosis adecuada sea obtenida en cualquier dosis unitaria dada del compuesto. Factores como la solubilidad, la biodisponibilidad, la semivida biológica, la vía de administración, la vida útil del producto, así como otras consideraciones farmacológicas, serán contemplados por un experto en la materia de la preparación de dichas formulaciones farmacéuticas, y como tales, puede ser deseable una variedad de dosis y regímenes de tratamiento. The formulation of pharmaceutically acceptable excipients and carrier solutions is well known to those skilled in the art, as is the development of suitable administration and treatment regimens for using the particular compositions described herein in a variety of treatment regimens. Typically, these formulations may contain at least about 0.1% of the active compound or more, although the percentage of the active ingredient(s) may, of course, be varied and may conveniently be between about 1 or 2% and about 70% or 80% or more of the weight or volume of the total formulation. Naturally, the amount of active compound in each therapeutically useful composition may be prepared in such a manner that a suitable dosage is obtained in any given unit dose of the compound. Factors such as solubility, bioavailability, biological half-life, route of administration, shelf life of the product, as well as other pharmacological considerations, will be contemplated by one skilled in the art in the preparation of such pharmaceutical formulations, and as such, a variety of dosages and treatment regimens may be desirable.

Los rAAV en las composiciones farmacéuticas convenientemente formuladas divulgadas en el presente documento pueden administrarse directamente al tejido diana, por ejemplo, directamente al tejido del SNC. Sin embargo, en determinadas circunstancias puede ser deseable administrar por separado o además las construcciones terapéuticas basadas en rAAV por otra vía, por ejemplo, subcutánea, intraopancreática, intranasal, parenteral, intravenosa, intramuscular, intratecal u oral, intraperitoneal o por inhalación. Las modalidades de administración descritas en las patentes de EE. UU. n.° 5.543.158; 5.641.515 y 5.399.363 pueden usarse para administrarrAAV.The rAAVs in the suitably formulated pharmaceutical compositions disclosed herein may be administered directly to the target tissue, for example, directly to the CNS tissue. However, under certain circumstances it may be desirable to separately or additionally administer the rAAV-based therapeutic constructs by another route, for example, subcutaneously, intraopancreatically, intranasally, parenterally, intravenously, intramuscularly, intrathecally or orally, intraperitoneally, or by inhalation. The administration modalities described in U.S. Patent Nos. 5,543,158; 5,641,515, and 5,399,363 may be used to administer rAAVs.

Las formas farmacéuticas adecuadas para uso inyectable incluyen disoluciones o dispersiones acuosas estériles y polvos estériles para la preparación extemporánea de disoluciones o dispersiones inyectables estériles. Las dispersiones también pueden prepararse en glicerol, polietilenglicoles líquidos y Pharmaceutical forms suitable for injectable use include sterile aqueous solutions or dispersions and sterile powders for the extemporaneous preparation of sterile injectable solutions or dispersions. Dispersions may also be prepared in glycerol, liquid polyethylene glycols and

mezclas de los mismos y en aceites. En condiciones normales de almacenamiento y uso, estos preparados contienen un conservante para evitar el crecimiento de microorganismos. En muchos casos, la forma es estéril y fluida hasta el punto de que existe fácil jeringabilidad. Debe ser estable en las condiciones de fabricación y almacenamiento y debe conservarse frente a la acción contaminante de microorganismos, tales como bacterias y hongos. El vehículo puede ser un disolvente o medio de dispersión que contenga, por ejemplo, agua, etanol, poliol (por ejemplo, glicerol, propilenglicol y polietilenglicol líquido, y similares), mezclas adecuadas de los mismos, y/o aceites vegetales. La fluidez adecuada puede mantenerse, por ejemplo, mediante el uso de un recubrimiento, tal como la lecitina, mediante el mantenimiento del tamaño de partícula requerido en el caso de la dispersión y mediante el uso de tensioactivos. La prevención de la acción de los microorganismos puede lograrse mediante diversos agentes antibacterianos y antifúngicos, por ejemplo, parabenos, clorobutanol, fenol, ácido sórbico, timerosal y similares. En muchos casos, será preferible incluir agentes isotónicos, por ejemplo, azúcares o cloruro sódico. La absorción prolongada de las composiciones inyectables puede conseguirse mediante el uso en las composiciones de agentes retardadores de la absorción, por ejemplo, monoestearato de aluminio y gelatina. mixtures thereof and in oils. Under normal conditions of storage and use, these preparations contain a preservative to prevent the growth of microorganisms. In many cases, the form is sterile and fluid to the extent that ready syringeability exists. It must be stable under the conditions of manufacture and storage and must be preserved against the contaminating action of microorganisms, such as bacteria and fungi. The carrier may be a solvent or dispersion medium containing, for example, water, ethanol, polyol (for example, glycerol, propylene glycol and liquid polyethylene glycol, and the like), suitable mixtures thereof, and/or vegetable oils. Adequate fluidity may be maintained, for example, by the use of a coating, such as lecithin, by the maintenance of the required particle size in the case of dispersion and by the use of surfactants. Prevention of the action of microorganisms may be achieved by various antibacterial and antifungal agents, for example, parabens, chlorobutanol, phenol, sorbic acid, thimerosal and the like. In many cases, it will be preferable to include isotonic agents, for example, sugars or sodium chloride. Prolonged absorption of the injectable compositions may be achieved by the use of agents delaying absorption in the compositions, for example, aluminum monostearate and gelatin.

Para la administración de una disolución acuosa inyectable, por ejemplo, la disolución puede tamponarse adecuadamente, si es necesario, y el diluyente líquido se hace primero isotónico con suficiente disolución salina o glucosa. Estas disoluciones acuosas concretas son especialmente adecuadas para la administración intravenosa, intramuscular, subcutánea e intraperitoneal. A este respecto, puede emplearse un medio acuoso estéril adecuado. Por ejemplo, una dosis puede disolverse en 1 ml de disolución isotónica de NaCl y añadirse a 1000 ml de líquido de hipodermoclisis o inyectarse en el lugar propuesto para la infusión (véase, por ejemplo, "Remington's Pharmaceutical Sciences", 15.a edición, páginas 1035-1038 y 1570-1580). Se producirá necesariamente alguna variación en la dosis dependiendo del estado del hospedador. En cualquier caso, la persona responsable de la administración determinará la dosis adecuada para cada hospedador. For the administration of an aqueous injectable solution, for example, the solution may be suitably buffered, if necessary, and the liquid diluent first made isotonic with sufficient saline or glucose. These particular aqueous solutions are especially suitable for intravenous, intramuscular, subcutaneous and intraperitoneal administration. In this connection, a suitable sterile aqueous medium may be employed. For example, a dose may be dissolved in 1 ml of isotonic NaCl solution and added to 1000 ml of hypodermoclysis fluid or injected into the proposed site of infusion (see, for example, "Remington's Pharmaceutical Sciences", 15th Edition, pages 1035-1038 and 1570-1580). Some variation in dosage will necessarily occur depending on the condition of the host. In any case, the person responsible for the administration will determine the appropriate dosage for each host.

Las disoluciones inyectables estériles se preparan incorporando el rAAV activo en la cantidad requerida en el disolvente apropiado con varios de los otros componentes enumerados aquí, según se requiera, seguido de esterilización filtrada. En general, las dispersiones se preparan incorporando los diversos principios activos esterilizados en un vehículo estéril que contiene el medio de dispersión básico y los demás componentes necesarios de los enumerados anteriormente. En el caso de polvos estériles para la preparación de disoluciones inyectables estériles, los métodos preferidos de preparación son el secado al vacío y las técnicas de liofilización que producen un polvo del principio activo más cualquier componente adicional deseado a partir de una solución previamente filtrada por esterilización del mismo. Sterile injectable solutions are prepared by incorporating the active rAAV in the required amount in the appropriate solvent with various of the other components listed herein as required, followed by sterile filtration. In general, dispersions are prepared by incorporating the various sterile active ingredients into a sterile vehicle containing the basic dispersion medium and the necessary other components from those listed above. In the case of sterile powders for the preparation of sterile injectable solutions, the preferred methods of preparation are vacuum drying and lyophilization techniques which produce a powder of the active ingredient plus any desired additional components from a previously sterile filtered solution thereof.

Las composiciones de rAAV divulgadas en el presente documento también pueden formularse en forma neutra o salina. Las sales farmacéuticamente aceptables incluyen las sales de adición de ácido (formadas con los grupos amino libres de la proteína) y que se forman con ácidos inorgánicos, tales como, por ejemplo, ácidos clorhídrico o fosfórico, o ácidos orgánicos tales como acético, oxálico, tartárico, mandélico, y similares. Las sales formadas con los grupos carboxilo libres también pueden derivarse de bases inorgánicas, tales como, por ejemplo, hidróxidos de sodio, potasio, amonio, calcio o férrico, y bases orgánicas como isopropilamina, trimetilamina, histidina, procaína y similares. Una vez formuladas, las disoluciones se administrarán de forma compatible con la formulación y en la cantidad terapéuticamente eficaz. Las formulaciones se administran fácilmente en diversas formas de dosificación, como disoluciones inyectables, cápsulas de liberación del fármaco y similares. The rAAV compositions disclosed herein may also be formulated in neutral or salt form. Pharmaceutically acceptable salts include acid addition salts (formed with the free amino groups of the protein) and which are formed with inorganic acids, such as, for example, hydrochloric or phosphoric acids, or organic acids such as acetic, oxalic, tartaric, mandelic, and the like. Salts formed with the free carboxyl groups may also be derived from inorganic bases, such as, for example, sodium, potassium, ammonium, calcium, or ferric hydroxides, and organic bases such as isopropylamine, trimethylamine, histidine, procaine, and the like. Once formulated, the solutions will be administered in a manner compatible with the formulation and in the therapeutically effective amount. The formulations are readily administered in various dosage forms, such as injectable solutions, drug-releasing capsules, and the like.

Como se usa en el presente documento, el término "vehículo" incluye todos y cada uno de los disolventes, medios de dispersión, vehículos, recubrimientos, diluyentes, agentes antibacterianos y antifúngicos, agentes isotónicos y retardadores de la absorción, tampones, disoluciones de vehículo, suspensiones, coloides y similares. El uso de dichos medios y agentes para sustancias activas farmacéuticas es bien conocido en la técnica. También pueden incorporarse principios activos suplementarios en las composiciones. La expresión "farmacéuticamente aceptable" se refiere a entidades moleculares y composiciones que no producen reacciones alérgicas o reacciones adversas similares cuando se administran a un huésped. As used herein, the term "carrier" includes any and all solvents, dispersion media, vehicles, coatings, diluents, antibacterial and antifungal agents, isotonic and absorption delaying agents, buffers, carrier solutions, suspensions, colloids and the like. The use of such media and agents for pharmaceutical active substances is well known in the art. Supplementary active ingredients may also be incorporated into the compositions. The term "pharmaceutically acceptable" refers to molecular entities and compositions that do not produce allergic or similar adverse reactions when administered to a host.

Pueden usarse vehículos de administración, tales como liposomas, nanocápsulas, micropartículas, microesferas, partículas lipídicas, vesículas, y similares, para la introducción de las composiciones de la presente divulgación en células hospedadoras adecuadas. En particular, los transgenes administrados por el vector de rAAV pueden formularse para su administración encapsulados en una partícula lipídica, un liposoma, una vesícula, una nanoesfera o una nanopartícula, o similares. Delivery vehicles, such as liposomes, nanocapsules, microparticles, microspheres, lipid particles, vesicles, and the like, may be used for introduction of the compositions of the present disclosure into suitable host cells. In particular, transgenes delivered by the rAAV vector may be formulated for administration encapsulated in a lipid particle, a liposome, a vesicle, a nanosphere or a nanoparticle, or the like.

Dichas formulaciones pueden ser preferibles para la introducción de formulaciones farmacéuticamente aceptables de los ácidos nucleicos o las construcciones de rAAV desveladas en el presente documento. La formación y el uso de liposomas son generalmente conocidos por los expertos en la materia. Recientemente, se han desarrollado liposomas con estabilidad sérica y tiempos medios de circulación mejorados (patente de EE. UU. n.° 5.741.516). Además, se han descrito varios métodos de liposomas y preparados similares a liposomas como posibles vehículos de fármacos (patente de EE. UU. n.° 5.567.434; 5.552.157; 5.565.213; 5.738.868 y 5.795.587). Such formulations may be preferable for the introduction of pharmaceutically acceptable formulations of the nucleic acids or rAAV constructs disclosed herein. The formation and use of liposomes are generally known to those skilled in the art. Recently, liposomes with improved serum stability and circulation half-times have been developed (U.S. Patent No. 5,741,516). In addition, various methods of liposomes and liposome-like preparations as potential drug carriers have been described (U.S. Patent Nos. 5,567,434; 5,552,157; 5,565,213; 5,738,868 and 5,795,587).

Los liposomas se han usado con éxito en varios tipos de células que normalmente son resistentes a la transfección por otros procedimientos. Además, los liposomas no tienen las limitaciones de longitud del ADN típicas de los sistemas de administración basados en virus. Los liposomas se han usado eficazmente para introducir genes, fármacos, agentes radioterapéuticos, virus, factores de transcripción y efectores alostéricos en diversas líneas celulares cultivadas y en animales. Además, se han completado con éxito varios ensayos clínicos en los que se ha examinado la eficacia de la administración de fármacos mediada por liposomas. Liposomes have been used successfully in a variety of cell types that are normally resistant to transfection by other methods. In addition, liposomes do not have the DNA length limitations typical of viral-based delivery systems. Liposomes have been used effectively to deliver genes, drugs, radiotherapeutic agents, viruses, transcription factors, and allosteric effectors into a variety of cultured cell lines and animals. In addition, several clinical trials examining the efficacy of liposome-mediated drug delivery have been successfully completed.

Los liposomas están formados por fosfolípidos que se dispersan en un medio acuoso y forman espontáneamente vesículas bicapa concéntricas multilaminares (también denominadas vesículas multilaminares (MLV)). Las MLV suelen tener diámetros de 25 nm a 4 gm. La sonicación de las MLV da lugar a la formación de pequeñas vesículas unilaminares (SUV) con diámetros comprendidos entre 200 y 500 .ANG., que contienen una disolución acuosa en el núcleo. Liposomes consist of phospholipids that are dispersed in an aqueous medium and spontaneously form multilamellar concentric bilayer vesicles (also called multilamellar vesicles (MLVs)). MLVs typically have diameters ranging from 25 nm to 4 gm. Sonication of MLVs results in the formation of small unilamellar vesicles (SUVs) with diameters ranging from 200 to 500 ANG., which contain an aqueous solution in the core.

Alternativamente, pueden usarse formulaciones de nanocápsulas del rAAV. Por lo general, las nanocápsulas pueden atrapar sustancias de forma estable y reproducible. Para evitar los efectos secundarios debidos a la sobrecarga polimérica intracelular, dichas partículas ultrafinas (de un tamaño en torno a 0,1 pm) deben diseñarse usando polímeros capaces de degradarsein vivo.Se contempla el uso de nanopartículas biodegradables de poli(cianoacrilato de alquilo) que cumplan estos requisitos. Alternatively, nanocapsule formulations of rAAV can be used. Nanocapsules can generally entrap substances in a stable and reproducible manner. To avoid side effects due to intracellular polymer overload, such ultrafine particles (around 0.1 pm in size) should be designed using polymers capable of in vivo degradation. The use of biodegradable poly(alkyl cyanoacrylate) nanoparticles that meet these requirements is envisaged.

EJEMPLOSEXAMPLES

Ejemplo 1: Patomecanismo de la enfermedad de CanavanExample 1: Pathomechanism of Canavan disease

Diseño experimentalExperimental design

Se determinaron perfiles bioquímicos globales en tejido cerebral de ratones recogidos del día postnatal 25 (P25) que representaban a los grupos de tratamiento que se muestran a continuación en la Tabla 1. Global biochemical profiles were determined in brain tissue from mice collected from postnatal day 25 (P25) representing the treatment groups shown below in Table 1.

Tabla 1: Grupos de tratamiento Table 1: Treatment groups

Metabolómica de cerebros de ratón sanos y con enfermedad de Canavan Metabolomics of healthy mouse brains and those with Canavan disease

Los resultados de la RMN funcional en estado de reposo (RMf-ER) indican que la enfermedad de Canavan provoca un aumento del consumo de oxígeno para la neuroconectividad funcional (FIG. 2). Además, la enfermedad de Canavan provoca un aumento del consumo de oxígeno para la conectividad cortical/subcortical (FIG. 3). Estos datos indican que la enfermedad de Canavan puede caracterizarse por un estado metabólico alterado en el SNC. Resting-state functional MRI (RS-fMRI) results indicate that Canavan disease causes increased oxygen consumption for functional neuroconnectivity (Fig. 2). Furthermore, Canavan disease causes increased oxygen consumption for cortical/subcortical connectivity (Fig. 3). These data indicate that Canavan disease may be characterized by an altered metabolic state in the CNS.

Se investigó el fenotipo molecular de los cerebros de ratones con enfermedad de Canavan mediante un enfoque metabolómico de todo el cerebro. Se trató la enfermedad de Canavan con una inyección intravenosa (IV) de rAAV-ASPA en p1. Se homogeneizaron los cerebros de ratones sanos y con EC (grupos tratados y no tratados) y se sometieron a análisis metabólicos. Se cuantificaron más de 452 metabolitos en cada grupo natural, no tratado, tratado y de control de tratamiento (Tabla 2). Este gran conjunto de datos reveló varios aspectos cruciales y totalmente nuevos sobre el patomecanismo de la enfermedad de Canavan, su terapia génica, el metabolismo del SNC y la nueva función de AspA en general. The molecular phenotype of brains from Canavan disease mice was investigated using a whole-brain metabolomic approach. Canavan disease was treated with intravenous (IV) injection of rAAV-ASPA at p1. Brains from healthy and CD mice (treated and untreated groups) were homogenized and subjected to metabolic analysis. More than 452 metabolites were quantified in each wild-type, untreated, treated, and treatment control group (Table 2). This large dataset revealed several crucial and entirely new aspects about the pathomechanism of Canavan disease, its gene therapy, CNS metabolism, and the novel function of AspA in general.

Tabla 2: Resultados del análisis metabolómico Table 2: Results of metabolomic analysis

Análisis estadístico Statistical analysis

El análisis de componentes principales (ACP) transforma un gran número de variables metabólicas en un número más pequeño de variables ortogonales (Componente 1, Componente 2, etc.) para analizar la variación entre grupos y proporcionar una visión general de alto nivel del conjunto de datos. En el PCA (FIG. 4A), las muestras se formaron en dos poblaciones; curiosamente, en lugar de reflejar el acervo genético, estas dos poblaciones parecían reflejar el estado de la enfermedad: WT y rAAV Tx formaban la población de la izquierda, mientras que KO y rAAV Ctrl formaban la población de la derecha, en consonancia con un "rescate" de la enfermedad por el tratamiento. Principal component analysis (PCA) transforms a large number of metabolic variables into a smaller number of orthogonal variables (Component 1, Component 2, etc.) to analyze variation between groups and provide a high-level overview of the dataset. In PCA (FIG. 4A), the samples were formed into two populations; interestingly, rather than reflecting the gene pool, these two populations appeared to reflect disease status: WT and rAAV Tx formed the left population, while KO and rAAV Ctrl formed the right population, consistent with a “rescue” of the disease by treatment.

El análisis de agrupamiento jerárquico (HCA) analiza las similitudes entre grupos (FIG. 4B); en consonancia con las observaciones del PCA, la separación de nivel superior del dendrograma distinguía entre muestras WT y rAAV Tx (a la izquierda) y muestras KO y rAAV (a la derecha), con subagrupamientos formados por muestras individuales por grupo. Llama la atención que tanto el PCA como el HCA agruparon las muestras WT y rAAV Tx. Una evaluación de alto nivel de los patrones de cambios metabólicos en el HCA indica que WT y rAAV Tx tendieron a mostrar tendencias similares en un número de metabolitos, indicando que rAAV Tx fue efectivo en la modulación de la enfermedad. Muchos de los cambios observados en KO (en comparación con WT) tendieron en la dirección opuesta en rAAV (Tx frente a Ctrl), en consonancia con el "rescate" de los fenotipos asociados a la enfermedad. En consonancia con el análisis metabólico, la FIG. 1 muestra que la terapia génica rAAV-ASPA restaura el tracto tálamo-cortical de los ratones CD, según lo medido por resonancia magnética por tensor de difusión para el flujo de agua cerebral. Hierarchical clustering analysis (HCA) examines similarities between groups (Fig. 4B); consistent with PCA observations, the top-level separation of the dendrogram distinguished between WT and rAAV Tx samples (left) and KO and rAAV samples (right), with subclusters consisting of individual samples per group. Notably, both PCA and HCA clustered WT and rAAV Tx samples together. A high-level assessment of the patterns of metabolic changes in HCA indicates that WT and rAAV Tx tended to show similar trends in a number of metabolites, indicating that rAAV Tx was effective in modulating disease. Many of the changes observed in KO (compared to WT) trended in the opposite direction in rAAV (Tx vs. Ctrl), consistent with “rescue” of disease-associated phenotypes. Consistent with the metabolic analysis, FIG. 1 shows that rAAV-ASPA gene therapy restores the thalamocortical tract of CD mice, as measured by diffusion tensor MRI for cerebral water flow.

Biosíntesis de neurotransmisoresBiosynthesis of neurotransmitters

La aspartoacilasa (ASPA) es responsable de la descomposición del N-acetilaspartato (produciendo acetato y aspartato). De forma consistente, el N-acetilaspartato (NAA) era elevado en KO (comparado con WT); el tratamiento con ASPA que expresa rAAV produjo una disminución del NAA (y un aumento del aspartato). Curiosamente, mientras que los niveles de NAA aumentaron (KO frente a WT), el neuropéptido N-acetil-aspartil-glutamato (NAAG) no sufrió cambios significativos (lo que podría reflejar cambios en la demanda o en la regulación de las reservas/tamaño de las reservas en estado estacionario). El gamma-aminobutirato (GABA) disminuyó (KO frente a WT), lo que podría reflejar cambios en la señalización mediada por GABA (GABA aumentó en rAAV Tx, comparado con rAAV Ctrl). Aspartoacylase (ASPA) is responsible for the breakdown of N-acetylaspartate (yielding acetate and aspartate). Consistently, N-acetylaspartate (NAA) was elevated in KO (compared to WT); treatment with rAAV-expressing ASPA resulted in decreased NAA (and increased aspartate). Interestingly, while NAA levels were increased (KO vs WT), the neuropeptide N-acetyl-aspartyl-glutamate (NAAG) was not significantly changed (which could reflect changes in demand or steady-state pool regulation/pool size). Gamma-aminobutyrate (GABA) was decreased (KO vs WT), which could reflect changes in GABA-mediated signaling (GABA was increased in rAAV Tx compared to rAAV Ctrl).

También se detectaron otros neurotransmisores en el conjunto de datos; mientras que la acetilcolina y la serotonina no sufrieron cambios significativos en KO (en comparación con WT), la serotonina sí mostró aumentos en rAAV Tx (en comparación con Ctrl), lo que podría reflejar cambios en la señalización serotoninérgica. Other neurotransmitters were also detected in the dataset; while acetylcholine and serotonin did not undergo significant changes in KO (compared to WT), serotonin did show increases in rAAV Tx (compared to Ctrl), which could reflect changes in serotonergic signaling.

Metabolismo de la glucosaGlucose metabolism

En ausencia de enfermedad, se cree que la energía en el cerebro se centra en el uso glucolítico, con la entrada de acetil CoA en el ciclo de TCA para apoyar el metabolismo oxidativo y la biosíntesis de macromoléculas. Los aumentos de glucosa, glucosa 6-fosfato y una isobara de difosfatos de azúcar (fructosa 1,6-difosfato, glucosa 1,6-difosfato, mioinositol 1,4 o 1,3-difosfato) podrían indicar cambios en el uso de la glucosa o una mayor disponibilidad. In the absence of disease, energy in the brain is thought to be focused on glycolytic use, with acetyl CoA entering the TCA cycle to support oxidative metabolism and macromolecule biosynthesis. Increases in glucose, glucose 6-phosphate, and an isobar of sugar diphosphates (fructose 1,6-diphosphate, glucose 1,6-diphosphate, myo-inositol 1,4- or 1,3-diphosphate) could indicate changes in glucose use or increased availability.

La glucosa y las moléculas relacionadas (fructosa, manosa y mio-inositol) fueron elevadas, aunque los azúcares de nucleótidos (por ejemplo, UDP-glucosa, UDP-galactosa) disminuyeron, lo que podría indicar un cambio en la demanda biosintética (KO frente a WT). Los productos intermedios glucolíticos de tres carbonos, el 3-fosfoglicerato (3-PG) y el fosfoenolpiruvato (PEP), también aumentaron; las reservas de estos bioquímicos tienden a aumentar a medida que disminuye el uso glucolítico. Glucose and related molecules (fructose, mannose, and myo-inositol) were elevated, although nucleotide sugars (e.g., UDP-glucose, UDP-galactose) decreased, which could indicate a shift in biosynthetic demand (KO vs. WT). The three-carbon glycolytic intermediates, 3-phosphoglycerate (3-PG) and phosphoenolpyruvate (PEP), also increased; stores of these biochemicals tend to increase as glycolytic use decreases.

En consonancia con la disminución del uso glucolítico, disminuyó el lactato (con una disminución no significativa del piruvato). Los metabolitos del glucógeno (maltotetraosa, maltotriosa y maltosa) también aumentaron, lo que refleja un menor uso glucolítico. Los cambios energéticos reflejan una menor demanda de energía (potencialmente asociada a una mayor muerte celular neuronal o senescencia) o pueden reflejar los efectos metabólicos de la acumulación de NAA en el cerebro. Consistent with decreased glycolytic use, lactate decreased (with a nonsignificant decrease in pyruvate). Glycogen metabolites (maltotetraose, maltotriose, and maltose) also increased, reflecting decreased glycolytic use. The energetic changes reflect decreased energy demand (potentially associated with increased neuronal cell death or senescence) or may reflect metabolic effects of NAA accumulation in the brain.

En rAAV (Tx vs Ctrl), la disminución de glucosa y moléculas relacionadas, con aumentos de lactato, eran indicativos de un aumento del uso glucolítico. Curiosamente, DHAP se elevó en rAAV (Tx vs Ctrl), lo que podría reflejar un cambio en el uso para la biosíntesis de triglicéridos (potencialmente relacionado con una restauración de la biosíntesis de lípidos, pueden usarse TAG como un precursor de fosfolípidos). En la FIG. 5 se proporcionan datos representativos que se refieren al metabolismo de la glucosa. In rAAV (Tx vs Ctrl), decreased glucose and related molecules, with increases in lactate, were indicative of increased glycolytic utilization. Interestingly, DHAP was elevated in rAAV (Tx vs Ctrl), which could reflect a shift in utilization for triglyceride biosynthesis (potentially related to a restoration of lipid biosynthesis, TAG may be used as a phospholipid precursor). Representative data referring to glucose metabolism are provided in FIG. 5.

Metabolismo lipídicoLipid metabolism

Los lípidos complejos, los esfingolípidos, los diacilgliceroles, los monoacilgliceroles y los plasmalógenos disminuyeron, así como los lisolípidos, los ácidos grasos de cadena larga (por ejemplo, palmitato, palmitoleato y estearato) y los ácidos grasos poliinsaturados, y las acilcarnitinas más largas (por ejemplo, miristoilcarnitina, palmitoilcarnitina) indicativas de un cambio en la disponibilidad o el uso para apoyar la beta-oxidación (KO frente a WT). El cuerpo cetónico 3-hidroxibutirato (BHBA) también se elevó en KO (en comparación con WT), con disminuciones en malonilcarnitina (un indicador sustituto de malonil CoA) indicativo de un cambio hacia una mayor beta-oxidación de ácidos grasos. Los aumentos de BHBA también pueden reflejar cambios en la cetogénesis hepática (o una mayor captación de cetonas cerebrales para complementar la energía). Complex lipids, sphingolipids, diacylglycerols, monoacylglycerols, and plasmalogens were decreased, as were lysolipids, long-chain fatty acids (e.g., palmitate, palmitoleate, and stearate) and polyunsaturated fatty acids, and longer acylcarnitines (e.g., myristoylcarnitine, palmitoylcarnitine) indicative of a shift in availability or use to support beta-oxidation (KO vs. WT). The ketone body 3-hydroxybutyrate (BHBA) was also elevated in KO (compared to WT), with decreases in malonylcarnitine (a surrogate for malonyl CoA) indicative of a shift toward greater fatty acid beta-oxidation. Increases in BHBA may also reflect changes in hepatic ketogenesis (or increased brain ketone uptake to supplement energy).

Los aumentos de carnitina, desoxicarnitina y los cambios en los precursores de la coenzima A (aumentos de pantotenato con disminuciones de 3'-defosfocoenzima A y coenzima A) podrían reflejar cambios en la demanda o el uso (KO frente a WT). Se ha indicado que el N-acetilaspartato es un transportador clave de unidades de 2 carbonos a los oligodendrocitos para la biosíntesis de lípidos; la disminución de lípidos podría reflejar una mayor demanda relacionada con una menor biosíntesis. Increases in carnitine, deoxycarnitine, and changes in coenzyme A precursors (increases in pantothenate with decreases in 3'-dephosphocoenzyme A and coenzyme A) could reflect changes in demand or use (KO vs. WT). N-acetylaspartate has been suggested to be a key transporter of 2-carbon units into oligodendrocytes for lipid biosynthesis; decreased lipids could reflect increased demand related to decreased biosynthesis.

Curiosamente, en rAAV (Tx frente a Ctrl), los aumentos de malonilcarnitina podrían implicar cambios hacia una mayor biosíntesis de ácidos grasos; también se elevaron los metabolitos relacionados con la biosíntesis y la remodelación de fosfolípidos (por ejemplo, colina, CDP-colina, fosfoetanolamina). Por último, las disminuciones de esfingolípidos (por ejemplo, esfinganina, esfingosina y esfingomielinas) en KO (en comparación con WT), con aumentos de serina y treonina, podrían reflejar un cambio en la disponibilidad para la biosíntesis de mielina, que se ha indicado como una de las causas de la muerte de células neuronales en la enfermedad de Canavan; rAAV (Tx frente Ctrl) mostró aumentos en estos bioquímicos. En la FIG.6 se proporcionan datos representativos que se relacionan con el metabolismo lipídico. Interestingly, in rAAV (Tx vs Ctrl), increases in malonylcarnitine might imply shifts towards increased fatty acid biosynthesis; metabolites related to phospholipid biosynthesis and remodeling (e.g., choline, CDP-choline, phosphoethanolamine) were also elevated. Finally, decreases in sphingolipids (e.g., sphinganine, sphingosine, and sphingomyelins) in KO (compared to WT), with increases in serine and threonine, might reflect a shift in availability for myelin biosynthesis, which has been suggested as one of the causes of neuronal cell death in Canavan disease; rAAV (Tx vs Ctrl) showed increases in these biochemicals. Representative data relating to lipid metabolism are provided in FIG. 6.

Homeostasis redoxRedox homeostasis

Los cambios en los metabolitos relacionados con la biosíntesis del glutatión (por ejemplo, metionina, cistationina y cisteína) podrían indicar alteraciones en la homeostasis redox en KO (en comparación con WT) (FIG. 7). El glutatión (oxidado o reducido) estaba disminuido, al igual que los productos oxidados relacionados (S-metilglutatión y S-lactoilglutatión), lo que probablemente refleja una menor disponibilidad de glutatión. Por último, los aminoácidos gamma-glutamilo tendieron a disminuir como clase (lo que podría reflejar una menor disponibilidad de glutatión y/o aminoácidos); la disminución de la 5-oxoprolina podría indicar un menor intercambio de aminoácidos gamma-glutamilo para regenerar glutatión. Los cambios en KO (en comparación con WT) eran indicativos de un entorno redox menos robusto; sin embargo, no se observaron diferencias significativas en lípidos oxidados (por ejemplo, 4-hidroxi-nonenalglutatión, 9/13-HODE) y productos de oxidación de metionina o cisteína (sulfóxido de metionina, ácido sulfínico de cisteína). Dada la disminución general de los metabolitos parentales, los niveles "similares" en KO en comparación con WT pueden reflejar un aumento relativo de estos productos (como resultado del aumento del estrés oxidativo). Los cambios en los antioxidantes endógenos, como las disminuciones en los metabolitos de la vitamina C (ascorbato, dehidroascorbato y treonato) y los productos dipeptídicos de la histidina con función antioxidante (anserina (FIG. 7), homocarnosina), y los aumentos en la taurina y la N-acetiltaurina, podrían reflejar el uso para equilibrar los cambios en la homeostasis redox. Finalmente, los cambios en rAAV (Tx frente a Ctrl) estuvieron en consonancia con la disminución del estrés oxidativo (mostrando esencialmente cambios inversos a los observados en KO frente a WT). Changes in metabolites related to glutathione biosynthesis (e.g., methionine, cystathionine, and cysteine) might indicate alterations in redox homeostasis in KO (compared to WT) (FIG. 7). Glutathione (oxidized or reduced) was decreased, as were related oxidized products (S-methylglutathione and S-lactoylglutathione), likely reflecting decreased glutathione availability. Finally, gamma-glutamyl amino acids tended to be decreased as a class (potentially reflecting decreased glutathione and/or amino acid availability); the decrease in 5-oxoproline might indicate decreased exchange of gamma-glutamyl amino acids to regenerate glutathione. The changes in KO (compared to WT) were indicative of a less robust redox environment; However, no significant differences were observed in oxidized lipids (e.g., 4-hydroxy-nonenalglutathione, 9/13-HODE) and methionine or cysteine oxidation products (methionine sulfoxide, cysteine sulfinic acid). Given the overall decrease in parental metabolites, the “similar” levels in KO compared to WT may reflect a relative increase in these products (as a result of increased oxidative stress). Changes in endogenous antioxidants, such as decreases in vitamin C metabolites (ascorbate, dehydroascorbate, and threonate) and dipeptide products of histidine with antioxidant function (anserine (FIG. 7), homocarnosine), and increases in taurine and N-acetyltaurine, could reflect use to balance changes in redox homeostasis. Finally, changes in rAAV (Tx vs. Ctrl) were consistent with decreased oxidative stress (showing essentially inverse changes to those observed in KO vs. WT).

Terapia génica en la enfermedad de CanavanGene therapy in Canavan disease

Aunque la terapia génica en pacientes con EC usando inyecciones intraparenquimatosas de sistemas de expresión de ASPA se consideró segura, no logró mostrar mejoras clínicamente significativas. Se encontraron resultados similares usando la sustitución del acetato. Although gene therapy in patients with CD using intraparenchymal injections of ASPA expression systems was considered safe, it failed to show clinically significant improvements. Similar results were found using acetate substitution.

Los datos descritos en el presente documento demuestran que la inyección intraventricular (por ejemplo, inyección directa) o intravenosa (por ejemplo, sistémica) del virus adenoasociado recombinante (rAAV) que expresa ASPA puede curar la enfermedad de Canavan. Los ratones con EC a los que se administra rAAV que expresa ASPA por inyección intraventricular muestran una mejora similar de la función motora (FIG. 8). La inyección sistémica (por ejemplo, IV) de rAAV-ASPA también amplía la ventana de tratamiento. Los datos experimentales indican que rAAV-ASPA administrado por vía intravenosa a ratones Nur7 (un modelo de EC leve) a partir de los 3 meses de edad resulta en la restauración de la movilidad (FIG. 9) y la mejora de la función cognitiva (FIG. 10). Además, la administración intravenosa de rAAV-ASPA produce una eliminación rápida y eficaz de la degeneración esponjosa del SNC (FIG. 11) en ratones Nur7 que reciben tratamiento en P1. Es importante destacar que la administración intravenosa de rAAV-ASPA da lugar a una rápida reducción de NAA en el cerebro de ratones Nur7 (FIG. 12). Los ratones fueron tratados a las 6 semanas y monitorizados a las 7 y 10 semanas mediante neuroimagen. El tratamiento de ratones CD con rAAV-ASPA también restaura el perfil lipídico de la mielina, como lo demuestra la medición de esfingolípidos en ratones tratados y de control (FIG. 13). The data described herein demonstrate that intraventricular (e.g., direct injection) or intravenous (e.g., systemic) injection of recombinant adeno-associated virus (rAAV) expressing ASPA can cure Canavan disease. Mice with CD administered rAAV expressing ASPA by intraventricular injection show similar improvement in motor function (FIG. 8). Systemic (e.g., IV) injection of rAAV-ASPA also expands the treatment window. Experimental data indicate that rAAV-ASPA administered intravenously to Nur7 mice (a model of mild CD) beginning at 3 months of age results in restoration of mobility (FIG. 9) and improvement in cognitive function (FIG. 10). Furthermore, intravenous administration of rAAV-ASPA results in rapid and efficient clearance of CNS spongy degeneration (FIG. 11) in Nur7 mice receiving treatment at P1. Importantly, intravenous administration of rAAV-ASPA results in a rapid reduction of NAA in the brain of Nur7 mice (Fig. 12). Mice were treated at 6 weeks and monitored at 7 and 10 weeks by neuroimaging. Treatment of CD mice with rAAV-ASPA also restores the lipid profile of myelin, as demonstrated by measurement of sphingolipids in treated and control mice (Fig. 13).

Un hallazgo crucial es que la alta expresión ubicua de ASPA mejora el rendimiento motor en los ratones CD tratados respecto a los ratones naturales. Esto puede ser el resultado de un metabolismo energético mejorado debido a la intervención directa en el metabolismo de NAA mediado por ASPA. A crucial finding is that high ubiquitous expression of ASPA improves motor performance in treated CD mice compared to wild-type mice. This may be the result of improved energy metabolism due to direct intervention in ASPA-mediated NAA metabolism.

Los resultados de este estudio metabolómico global comparan muestras de cerebro de WT o aspartoacilasa (ASPA) KO, o ratones KO tratados con AAV recombinante (para expresar ASPA o no, como control), incluyendo cambios en metabolitos relacionados con la energética (metabolismo de hidratos de carbono y lípidos), producción de neurotransmisores, inflamación y homeostasis redox. En el análisis de componentes principales (PCA), las muestras se dividieron en dos grupos, con WT y rAAV Tx en uno, y KO y rAAV Ctrl en el otro, lo que indica que el rAAV Tx "rescató" los efectos metabolómicos de la deficiencia de ASPA. En consonancia con la pérdida de función de ASPA, el N-acetilaspartato (NAA) se acumuló en el cerebro (KO frente a WT), mientras que los niveles disminuyeron tras la reexpresión de ASPA (rAAV Tx frente a Ctrl). Los lípidos tendieron a mostrar disminuciones en todas las clases, lo que podría reflejar cambios en la beta-oxidación y/o la biosíntesis (KO frente a WT); rAAV Tx (comparado con rAAV Ctrl) mostró aumentos en un marcador de biosíntesis de lípidos, con aumentos en varias clases de lípidos. La evidencia de la disminución del uso glucolítico en KO (en comparación con WT) se invirtió en rAAV Tx (en comparación con rAAV Control). Por último, los cambios en el conjunto de datos apuntaban a un aumento de la inflamación y el estrés oxidativo en KO (en comparación con WT), con disminuciones en rAAV Tx (en comparación con Ctrl). The results of this global metabolomic study compare brain samples from WT or aspartoacylase (ASPA) KO, or recombinant AAV-treated KO mice (to express ASPA or not, as control), including changes in metabolites related to energetics (carbohydrate and lipid metabolism), neurotransmitter production, inflammation, and redox homeostasis. In principal component analysis (PCA), samples were divided into two groups, with WT and rAAV Tx in one, and KO and rAAV Ctrl in the other, indicating that rAAV Tx “rescued” the metabolomic effects of ASPA deficiency. Consistent with the loss of ASPA function, N-acetylaspartate (NAA) accumulated in the brain (KO vs WT), whereas levels decreased upon ASPA re-expression (rAAV Tx vs Ctrl). Lipids tended to show decreases across all classes, potentially reflecting changes in beta-oxidation and/or biosynthesis (KO vs WT); rAAV Tx (compared to rAAV Ctrl) showed increases in a marker of lipid biosynthesis, with increases in several lipid classes. Evidence for decreased glycolytic usage in KO (compared to WT) was reversed in rAAV Tx (compared to rAAV Control). Finally, changes in the dataset pointed to increased inflammation and oxidative stress in KO (compared to WT), with decreases in rAAV Tx (compared to Ctrl).

Resumen de resultadosSummary of results

En cuanto a la terapia génica:Regarding gene therapy:

La terapia génica revierte los cambios metabólicos en los cerebros de la enfermedad de Canavan. Gene therapy reverses metabolic changes in Canavan disease brains.

En relación con el patomecanismo de la enfermedad de Canavan y el metabolismo energético del SNC:Regarding the pathomechanism of Canavan disease and CNS energy metabolism:

1. Metabolismo de la glucosa en los cerebros con Canavan 1. Glucose metabolism in the brain with Canavan

a. Los sustratos para la glucólisis son abundantes en los cerebros de ratón con Canavan i. Los sustratos de la glucólisis se acumulan (por ejemplo, glucosa, glucosa-6-fosfato, 3-fosfoglicerato, fosfoenolpiruvato), lo que indica una disminución de la tasa de glucólisis. ii. El aumento de fosfoenolpiruvato inhibe la enzima "triosa fosfato isomerasa", lo que disminuye la eficacia de la glucólisis al utilizar sólo el 50 % de cada molécula de glucosa para la producción de energía. a. Substrates for glycolysis are abundant in Canavan mouse brains i. Substrates for glycolysis accumulate (e.g. glucose, glucose-6-phosphate, 3-phosphoglycerate, phosphoenolpyruvate), indicating a decreased rate of glycolysis. ii. Increased phosphoenolpyruvate inhibits the enzyme “triose phosphate isomerase”, decreasing the efficiency of glycolysis by utilizing only 50% of each glucose molecule for energy production.

iii. El glucógeno, el sistema de almacenamiento de glucosa de las células, se está descomponiendo a pesar de la abundancia de glucosa en los cerebros de los ratones con Canavan. En un estado fisiológico, el aumento de glucosa conduce a la síntesis de glucógeno y no a su descomposición. iii. Glycogen, the glucose storage system of cells, is being broken down despite the abundance of glucose in the brains of Canavan mice. In a physiological state, increased glucose leads to glycogen synthesis rather than its breakdown.

b. Los productos de la glucólisis no se modifican o disminuyen en los cerebros de ratón con Canavan i. El piruvato no se modifica a pesar de la abundancia de sustratos de la glucólisis, lo que es paralelo a una disminución del lactato. Ambos indican que la tasa glucolítica está disminuida. b. Glycolysis products are unchanged or decreased in Canavan i-treated mouse brains. Pyruvate is unchanged despite the abundance of glycolysis substrates, which is paralleled by a decrease in lactate. Both indicate that the glycolytic rate is decreased.

2. Metabolismo de los ácidos grasos en los cerebros con Canavan 2. Fatty acid metabolism in the brain with Canavan

a. Los productos de la descomposición de los ácidos grasos se modifican para favorecer la betaoxidación (uso de ácidos grasos para la producción de energía). a. The products of fatty acid breakdown are modified to promote beta-oxidation (use of fatty acids for energy production).

i. La carnitina está aumentada en los cerebros con Canavan. El transporte a las mitocondrias es la etapa limitante de la velocidad en la beta-oxidación. Este transporte lo realizan la carnitina palmitoiltransferasa 1 y 2 (CPT1 y CPT2). Los ácidos grasos necesitan estar unidos a la carnitina para poder ser transportados a la mitocondria. Un aumento de carnitina suele facilitar la esterificación de los ácidos grasos y el transporte de ácidos grasos a las mitocondrias apoyado por carnitina. i. Carnitine is increased in Canavan brains. Transport to mitochondria is the rate-limiting step in beta-oxidation. This transport is performed by carnitine palmitoyltransferase 1 and 2 (CPT1 and CPT2). Fatty acids need to be bound to carnitine in order to be transported into mitochondria. An increase in carnitine usually facilitates esterification of fatty acids and carnitine-supported transport of fatty acids into mitochondria.

ii. Varios ésteres de carnitina están aumentados, disminuidos o inalterados, lo que indica el consumo de ácidos grasos en los cerebros con Canavan. ii. Several carnitine esters are increased, decreased, or unchanged, indicating fatty acid consumption in the brains with Canavan.

iii. Varios ácidos grasos también están disminuidos en los cerebros con Canavan, lo que podría deberse al consumo de ácidos grasos para la producción de energía, por ejemplo, ATP u otros equivalentes energéticos. iii. Several fatty acids are also decreased in Canavan brains, which could be due to the consumption of fatty acids for energy production, e.g. ATP or other energy equivalents.

iv. La malonilcarnitina, un marcador sustituto de la malonil-CoA, disminuye, lo que facilita el transporte de ácidos grasos a las mitocondrias para su beta-oxidación (la malonil-CoA inhibe la CPT1 y, por tanto, reduce el transporte de ácidos grasos a las mitocondrias; una reducción de la malonil-CoA elimina este estímulo inhibidor). La malonil-CoA también es un precursor de la síntesis de ácidos grasos y, por tanto, media entre la degradación de los ácidos grasos y su síntesis. El hecho de que la malonilcarnitina esté disminuida apunta hacia la degradación de los ácidos grasos. iv. Malonylcarnitine, a surrogate marker for malonyl-CoA, is decreased, facilitating fatty acid transport into mitochondria for beta-oxidation (malonyl-CoA inhibits CPT1 and thus reduces fatty acid transport into mitochondria; a reduction in malonyl-CoA removes this inhibitory stimulus). Malonyl-CoA is also a precursor for fatty acid synthesis and thus mediates between fatty acid degradation and fatty acid synthesis. The fact that malonylcarnitine is decreased points to fatty acid degradation.

3. Cuerpos cetónicos en cerebros con Canavan 3. Ketone bodies in brains with Canavan

a. Aumenta el cuerpo cetónico beta-hidroxibutirato, que se descompone directamente en acetato y se introduce en el ciclo del TCA. a. Increases the ketone body beta-hydroxybutyrate, which breaks down directly into acetate and enters the TCA cycle.

b. El beta-hidroxibutirato también media entre el metabolismo y la transcripción. b. Beta-hydroxybutyrate also mediates between metabolism and transcription.

4. Acetato en cerebros con Canavan 4. Acetate in brains with Canavan

a. La acetil-CoA no se modifica en el neurometaboloma de la EC, lo que argumenta en contra de la "hipótesis de la deficiencia de acetato". Además, también podría explicar por qué la suplementación con acetato no logró curar la enfermedad de Canavan en los pacientes. a. Acetyl-CoA is not modified in the neurometabolome of CD, arguing against the “acetate deficiency hypothesis.” Furthermore, it might also explain why acetate supplementation failed to cure Canavan disease in patients.

b. La acetilcarnitina, de la que se ha informado que es crucial en la producción de energía, está muy aumentada y, por lo tanto, facilita la producción de energía. b. Acetylcarnitine, which has been reported to be crucial in energy production, is greatly increased and therefore facilitates energy production.

5. Antioxidantes 5. Antioxidants

a. Algunos antioxidantes disminuyeron, otros aumentaron, lo que podría apoyar la hipótesis del estrés oxidativo. Sin embargo, hubo una reducción significativa de metabolitos para la síntesis de antioxidantes, lo que indica que la disminución de algunos antioxidantes es una cuestión de oferta más que de demanda. Esto argumenta en contra de la hipótesis del estrés oxidativo como principal factor causante de la enfermedad. a. Some antioxidants decreased, others increased, which could support the oxidative stress hypothesis. However, there was a significant reduction in metabolites for antioxidant synthesis, indicating that the decrease in some antioxidants is a matter of supply rather than demand. This argues against the oxidative stress hypothesis as the main causative factor of the disease.

La acumulación de NAA y/o la deficiencia de ASPA alteran el metabolismo energético del SNC al favorecer los ácidos grasos frente a la glucosa/lactato para la producción de energía, provocando el "autoconsumo" de ácidos grasos, componentes críticos de la mielina y, por tanto, vacuolaciones de la sustancia blanca y patología de la enfermedad. La deficiencia metabólica de NAA y/o su deficiencia causal de ASPA podrían promover el consumo de ácidos grasos en lugar de glucosa/lactato para la producción de energía. NAA accumulation and/or ASPA deficiency alter CNS energy metabolism by favoring fatty acids over glucose/lactate for energy production, leading to "self-consumption" of fatty acids, critical components of myelin, and thus white matter vacuolations and disease pathology. Metabolic deficiency of NAA and/or its causal ASPA deficiency could promote consumption of fatty acids instead of glucose/lactate for energy production.

El metabolismo del NAA con sus proteínas asociadas, tales como AspA, podría ser un actor clave en la regulación y comunicación entre vías metabólicas y en la monitorización de la homeostasis metabólica de células y órganos, lo que se demuestra por el hecho de que, a pesar de la abundancia de glucosa, se favorece el metabolismo de los ácidos grasos, se descompone el glucógeno y se forman cuerpos cetónicos, que son procesos altamente perjudiciales en un sistema fisiológico, pero no en un estado de metabolismo de NAA/ASPA alterado. Asimismo, además de estar implicado en el metabolismo del NAA, AspA puede desempeñar funciones críticas en el metabolismo energético. Estas conclusiones se ven reforzadas por el hecho de que la administración de ASPA mediada por rAAV corrige estos cambios observados. NAA metabolism with its associated proteins such as AspA could be a key player in regulating and communicating between metabolic pathways and in monitoring metabolic homeostasis of cells and organs, as demonstrated by the fact that despite glucose abundance, fatty acid metabolism is favored, glycogen is broken down, and ketone bodies are formed, which are highly detrimental processes in a physiological system, but not in an altered NAA/ASPA metabolism state. Furthermore, besides being involved in NAA metabolism, AspA may play critical roles in energy metabolism. These conclusions are reinforced by the fact that rAAV-mediated ASPA administration corrects these observed changes.

Ejemplo 2: Modelo de ratón Nur7 de enfermedad de CanavanExample 2: Nur7 mouse model of Canavan disease

Una única inyección intravenosa (i.v.) de virus adenoasociado recombinante (rAAV) que expresa ASPA humano (hASPA) rescata la letalidad temprana y restaura parcialmente la función motora (terapia génica de 1.a generación) en un ratón CD con genes inactivados (CD KO), que se asemeja a la subforma congénita de la EC y muestra el fenotipo más severo de todos los modelos de ratón CD disponibles, con muerte temprana alrededor del día postnatal (p) 28. Este ejemplo describe un rAAV de 3.a generación que expresa hASPA (también denominado FKzhAspA-Opt), que comprende la secuencia representada por SEQ ID NO: 1 y cura la enfermedad en un modelo de ratón CD KO. Curiosamente, la terapia génica de la 3.a generación convierte a los ratones CD KO en "superratones", que superan a los ratones naturales (WT) en la prueba de función motora en cilindro giratorio. Este rescate es persistente: los ratones tratados evaluados a 1,5 años de edad siguen sin mostrar signos de reaparición de la enfermedad. La patología del SNC y las imágenes por resonancia magnética (IRM) en p25 y p365 muestran una normalización completa. A single intravenous (i.v.) injection of recombinant adeno-associated virus (rAAV) expressing human ASPA (hASPA) rescues early lethality and partially restores motor function (1st generation gene therapy) in a CD knockout (CD KO) mouse, which resembles the congenital subform of CD and displays the most severe phenotype of all available CD mouse models, with early death around postnatal day (p) 28. This example describes a 3rd generation rAAV expressing hASPA (also termed FKzhAspA-Opt), comprising the sequence represented by SEQ ID NO: 1, and cures the disease in a CD KO mouse model. Interestingly, the 3rd generation gene therapy converts CD KO mice into “super mice”, which outperform wild-type (WT) mice in the rotating cylinder motor function test. This rescue is persistent: treated mice evaluated at 1.5 years of age continue to show no signs of disease recurrence. CNS pathology and magnetic resonance imaging (MRI) at p25 and p365 show complete normalization.

Para respaldar aún más la eficacia de la terapia génica de 3.a generación, se realizó un perfil neurometabolómico. Los datos indican que más de 400 metabolitos caracterizados que mostraron una reversión de los cambios metabólicos relacionados con la enfermedad de Canavan, incluidos los lípidos asociados a la mielina. También se realizó un perfil transcriptómico. To further support the efficacy of the 3rd generation gene therapy, neurometabolomic profiling was performed. The data indicate that over 400 characterized metabolites that showed a reversal of Canavan disease-related metabolic changes, including myelin-associated lipids. Transcriptomic profiling was also performed.

Para seguir evaluando la potencia de la terapia génica de 3.a generación, se probaron diferentes dosis y vías de administración. Cabe destacar que el rAAV administrado por vía intraventricular (ICV) a dosis 200 veces inferiores sigue rescatando la letalidad, mientras que los ratones tratados por vía ICV a dosis 20 veces inferiores empatan con los ratones WT en las pruebas de función motora. To further evaluate the potency of the 3rd generation gene therapy, different doses and routes of administration were tested. Notably, rAAV administered intraventricularly (ICV) at 200-fold lower doses still rescued lethality, while mice treated ICV at 20-fold lower doses matched WT mice in motor function tests.

A continuación, se probó el modelo de ratón Nur7, que se asemeja a la subforma infantil y juvenil de la EC. Este modelo muestra un patrón de enfermedad similar al del ratón CD KO con respecto a la curva de crecimiento y los síntomas neurológicos, pero con el tiempo recupera el peso y muestra una supervivencia similar a la de los ratones naturales (FIG. 14). De nuevo, los ratones recibieron una única dosis i.v. de rAAV-hASPA en p1 (control positivo de referencia) y los grupos posteriores fueron administrados a las 6, 12 y 24 semanas de edad con una dosis 10 veces superior a la de los neonatos para determinar la ventana terapéutica. Cabe destacar que los ratones tratados a las 6 semanas de edad se recuperaron en las 4 semanas posteriores al tratamiento. Los ratones tratados después de las 6 semanas necesitan más tiempo para recuperarse, pero aún así mostraron una mejora significativa con respecto a los mutantes Nur7 (FIG. 15). Esta recuperación también se correlacionó con la patología del SNC y la IRM. Next, the Nur7 mouse model, which resembles the infantile and juvenile subform of CD, was tested. This model shows a similar disease pattern to the CD KO mouse with respect to growth curve and neurological symptoms, but eventually regains weight and shows survival similar to wild-type mice (FIG. 14). Again, mice received a single i.v. dose of rAAV-hASPA at p1 (positive reference control) and subsequent groups were dosed at 6, 12, and 24 weeks of age with a dose 10-fold higher than that of neonates to determine the therapeutic window. Notably, mice treated at 6 weeks of age recovered within 4 weeks of treatment. Mice treated after 6 weeks take longer to recover but still showed significant improvement relative to Nur7 mutants (FIG. 15). This recovery also correlated with CNS pathology and MRI.

Se evaluó la función motora de todos los ratones 4 semanas después del tratamiento y en intervalos posteriores hasta el año de edad para realizar una comparación directa (FIG. 16 y FIG. 17). En general, cuanto antes se trataba a los ratones, mejor era el resultado terapéutico. Sorprendentemente, los ratones juveniles de 6 semanas de edad se recuperaron completamente en las 4 semanas posteriores a la inyección (FIG. 16 y FIG. 17). Aunque los ratones tratados a los 3 meses de edad y posteriormente no respondieron inmediatamente en las primeras 4 semanas después del tratamiento, finalmente mostraron mejoras significativas con respecto a los ratones de control mutantes Nur7. También se evaluó la función cognitiva; en la FIG. 18 se muestran datos representativos. Cabe destacar que las pruebas de función cognitiva revelaron que los ratones tratados se recuperan cognitivamente antes de que mejore la función motora; esto fue así incluso en los últimos momentos del tratamiento. Además, la respuesta a la terapia génica con rAAV-hASPA se confirmó mediante ERM para N-acetilaspartato, IRM y neuropatología (FIG. 19-21). Motor function was assessed in all mice 4 weeks after treatment and at subsequent intervals through 1 year of age for direct comparison (FIG. 16 and FIG. 17). In general, the earlier mice were treated, the better the therapeutic outcome. Remarkably, 6-week-old juvenile mice fully recovered within 4 weeks of injection (FIG. 16 and FIG. 17). Although mice treated at 3 months of age and thereafter did not respond immediately in the first 4 weeks after treatment, they ultimately showed significant improvements relative to Nur7 mutant control mice. Cognitive function was also assessed; representative data are shown in FIG. 18. Notably, cognitive function testing revealed that treated mice recover cognitively before motor function improves; this was true even at late time points after treatment. Furthermore, response to rAAV-hASPA gene therapy was confirmed by MRS for N-acetylaspartate, MRI, and neuropathology (FIG. 19-21).

En general, los datos demuestran que la expresión de hASPA mediada por rAAV del vector de terapia génica de 3.a generación no sólo previene, sino que también rescata la manifestación clínica y la patología del modelo juvenil y adulto de la enfermedad de Canavan a un nivel sin precedentes, lo que podría tener implicaciones para otros trastornos del SNC que requieren tratamiento en etapas posteriores de la vida. Además, esto se confirma en diferentes niveles de complejidad celular mediante IRM, RMNf, patología del SNC y perfiles neurometabólicos. Overall, the data demonstrate that rAAV-mediated hASPA expression from the 3rd generation gene therapy vector not only prevents but also rescues the clinical manifestation and pathology of the juvenile and adult model of Canavan disease at an unprecedented level, which could have implications for other CNS disorders requiring treatment in later life stages. Furthermore, this is confirmed at different levels of cellular complexity by MRI, fMRI, CNS pathology, and neurometabolic profiling.

Ejemplo 3: Expresión de hASPA restringida a los astrocitos en ratones CD KO (fenotipo grave)Example 3: Expression of hASPA restricted to astrocytes in CD KO mice (severe phenotype)

Se produjeron varios casetes de expresión específicos de tejido/célula configurados para restringir la expresión de hASPA a astrocitos, neuronas, oligodendrocitos, hígado, corazón o músculo. Por ejemplo, se produjo una construcción de rAAV-hASPA que comprendía un promotor de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP) específico de astrocitos. Se administraron rAAV restringidos a tejidos a ratones con genes inactivados con la enfermedad de Canavan (CD KO). Sorprendentemente, los ratones que expresaban hASPA restringido a órganos periféricos mostraron una mayor supervivencia y normalización de la curva de crecimiento en puntos temporales posteriores, lo que indica una contribución de los órganos periféricos al patomecanismo de la enfermedad. Several tissue/cell-specific expression cassettes configured to restrict hASPA expression to astrocytes, neurons, oligodendrocytes, liver, heart, or muscle were produced. For example, a rAAV-hASPA construct comprising an astrocyte-specific glial fibrillary acidic protein (GFAP) promoter was produced. Tissue-restricted rAAVs were administered to Canavan disease knockout (CD KO) mice. Strikingly, mice expressing peripheral organ-restricted hASPA showed increased survival and normalization of the growth curve at later time points, indicating a contribution of peripheral organs to the disease pathomechanism.

La expresión de hASPA restringida a los astrocitos produjo la mayor recuperación de la enfermedad, igualando el rendimiento de los ratones naturales (WT) (FIG. 22-24). La FIG. 22 muestra los resultados de la expresión de hASPA restringida a los astrocitos en la supervivencia y el crecimiento de los ratones CD KO tratados en comparación con los ratones de control no tratados. La FIG. 23 muestra que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos da lugar a la restauración de la función motora en ratones CD KO tratados, como se mide por la prueba del cilindro giratorio en p27 y p90. La FIG. 24 muestra que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos da lugar a la restauración de la función motora en ratones CD KO tratados, como se mide por la prueba de la barra de equilibrio en p27 y p90. Astrocyte-restricted hASPA expression produced the greatest disease recovery, matching the performance of wild-type (WT) mice (FIG. 22-24). FIG. 22 shows the results of astrocyte-restricted hASPA expression on the survival and growth of treated CD KO mice compared to untreated control mice. FIG. 23 shows that astrocyte-restricted hASPA expression results in restoration of motor function in treated CD KO mice as measured by the rolling cylinder test at p27 and p90. FIG. 24 shows that astrocyte-restricted hASPA expression results in restoration of motor function in treated CD KO mice as measured by the balance beam test at p27 and p90.

Se administró a los ratones una dosis menor de rAAV-hASPA mediante inyecciones cerebrales localizadas. Los datos indican que la eliminación de la señal de hiperintensidad T2 localizada en IRM estaba bien correlacionada con la reducción de los niveles de NAA mediante ERM (FIG. 25). En otras palabras, cuanto más lejos del lugar de la inyección, mayores eran los niveles de NAA, lo que apoya la idea del drenaje y la actividad hidrolítica del NAA hacia el lado de la inyección. Actualmente, estamos investigando esta teoría del sumidero metabólico con más detalle mediante la creación de un mapa funcional de la transferencia de genes terapéuticos en el cerebro mediante la cuantificación por espectrometría de masas del NAA, y análisis del genoma del vector y de los transcritos ASPA en diferentes regiones anatómicas. Mice were administered a lower dose of rAAV-hASPA via localized brain injections. The data indicate that the elimination of the localized T2 hyperintensity signal on MRI correlated well with the reduction of NAA levels by MRE (FIG. 25). In other words, the farther away from the injection site, the higher the NAA levels were, supporting the idea of drainage and hydrolytic activity of NAA towards the injection side. We are currently investigating this metabolic sink theory in more detail by creating a functional map of therapeutic gene transfer in the brain using mass spectrometry quantification of NAA, and analyzing the vector genome and ASPA transcripts in different anatomical regions.

En general, los datos indican que no es necesario restaurar la expresión de hASPA en los oligodendrocitos para rescatar la letalidad y el fenotipo de la enfermedad de Canavan. Overall, the data indicate that restoration of hASPA expression in oligodendrocytes is not necessary to rescue lethality and the Canavan disease phenotype.

Ejemplo 4: Neuroimagen in vivo de alto campoExample 4: High-field in vivo neuroimaging

La terapia génica dirigida al sistema nervioso central (SNC) es una de las terapias génicas más difíciles debido a la barrera hematoencefálica (BHE). Un obstáculo en el seguimiento y la evaluación de la terapia génica del SNC es la evaluación no invasiva del resultado terapéutico. Aunque las biopsias y las secciones del SNC son la referencia para evaluar la patología cerebral y la respuesta a la terapia génica del SNC, su carácter invasivo y las complicaciones potencialmente asociadas limitan su uso frecuente en estudios preclínicos y clínicos. Gene therapy targeting the central nervous system (CNS) is one of the most challenging gene therapies due to the blood-brain barrier (BBB). One obstacle in monitoring and evaluating CNS gene therapy is the noninvasive assessment of therapeutic outcome. Although CNS biopsies and sections are the gold standard for assessing brain pathology and response to CNS gene therapy, their invasive nature and potentially associated complications limit their frequent use in preclinical and clinical studies.

Este ejemplo describe la neuroimagenin vivode alto campo para monitorizar la terapia génica dirigida al SNC basada en rAAV administrada por vía intravenosa (i.v.) e intracerebroventricular (i.c.v.) en un modelo de ratón de la enfermedad de Canavan (EC). Característicamente, la enfermedad de Canavan se presenta con un pico muy alto de NAA detectado por espectrometría de resonancia magnética (ERM) e hiperintensidad en imágenes anatómicas ponderadas en T2 mediante resonancia magnética (IRM). En consecuencia, se evaluó la eficacia de la terapia génica i.v. e i.c.v. por esos dos medios. En congruencia con los datos sobre la función motora y la patología descritos en otras partes de la divulgación, tanto las alteraciones de la IRM como las de la ERM se han normalizado por completo por la terapia génica. This example describes high-field in vivo neuroimaging to monitor rAAV-based CNS-targeted gene therapy administered intravenously (i.v.) and intracerebroventricularly (i.c.v.) in a mouse model of Canavan disease (CD). Characteristically, Canavan disease presents with a very high peak of NAA detected by magnetic resonance spectrometry (MRS) and hyperintensity on T2-weighted anatomical images using magnetic resonance imaging (MRI). Accordingly, the efficacy of i.v. and i.c.v. gene therapy by these two means was evaluated. Consistent with the data on motor function and pathology described elsewhere in the disclosure, both MRI and MRS alterations were completely normalized by gene therapy.

Otro cambio neuropatológico característico en las secciones cerebrales de Canavan es la pérdida de paquetes de sustancia blanca, que se cree que explica los síntomas neurológicos observados en los pacientes con enfermedad de Canavan. Se investigó la capacidad de la resonancia magnética por tensor de difusión (DTI) para permitir la evaluación de la degeneración de los paquetes de materia blanca y la recuperación tras la terapia génica sin biopsias cerebrales. Seleccionando el tálamo y el cuerpo calloso como regiones de interés (ROI), la DTI muestra una recuperación de la integridad de la sustancia blanca cerebral cuando se utiliza la terapia génica de Canavan de 3.a generación (por ejemplo, FKzhAspA-Opt, SEQ ID NO: 1). Además, la terapia génica de 3.a generación convierte este modelo de ratón CD con el fenotipo más severo en un "superratón", superando al ratón natural en las pruebas de función motora. Another characteristic neuropathological change in Canavan brain sections is the loss of white matter bundles, which is thought to explain the neurological symptoms observed in Canavan disease patients. The ability of diffusion tensor MRI (DTI) to allow assessment of white matter bundle degeneration and recovery following gene therapy without brain biopsies was investigated. Selecting the thalamus and corpus callosum as regions of interest (ROI), DTI shows a recovery of cerebral white matter integrity when using the 3rd generation Canavan gene therapy (e.g., FKzhAspA-Opt, SEQ ID NO: 1). Furthermore, the 3rd generation gene therapy converts this CD mouse model with the most severe phenotype into a “super mouse,” outperforming the wild-type mouse in motor function tests.

La conectividad funcional identifica regiones cerebrales que no sólo muestran respuesta al tratamiento, sino que también indican posibles explicaciones de este fenotipo mejorado. Mediante resonancia magnética IRM funcional en estado de reposo (RMf-ER), se demostró que los ratones CD tratados presentan un patrón de conectividad funcional más similar, o incluso superior, al observado en el cerebro WT Esto indica que la conectividad funcional facilitada entre regiones cerebrales podría proporcionar un mecanismo neural que subyace a la función motora mejorada observada. Functional connectivity identifies brain regions that not only show response to treatment, but also indicate possible explanations for this enhanced phenotype. Using resting-state functional MRI (RS-fMRI), treated CD mice were shown to display a pattern of functional connectivity more similar to, or even superior to, that observed in the WT brain. This indicates that facilitated functional connectivity between brain regions could provide a neural mechanism underlying the observed enhanced motor function.

En resumen, los datos de imagen muestran que la neuroimagenin vivode alto campo es una herramienta valiosa para monitorizar en detalle la terapia génica preclínica y la patología del SNC, que puede proporcionar información sobre la fisiopatología y que tiene implicaciones potenciales para su uso en la predicción y evaluación de los resultados de los ensayos clínicos. In summary, the imaging data show that high-field in vivo neuroimaging is a valuable tool for detailed monitoring of preclinical gene therapy and CNS pathology, can provide insight into pathophysiology, and has potential implications for use in predicting and evaluating clinical trial outcomes.

Ejemplo 5: La reorientación del metabolismo del N-acetilaspartato en el sistema nervioso central normaliza la mielinización y cura la enfermedad de Canavan.Example 5: Reorientation of N-acetylaspartate metabolism in the central nervous system normalizes myelination and cures Canavan disease.

Materiales y métodosMaterials and methods

Procedimientos con animalesProcedures with animals

Se criaron ratones heterocigóticos Aspa /- en un fondo Sv129 y se genotipificó a los recién nacidos el día de su nacimiento. Brevemente, se cortaron puntas de cola de 1 mm y se extrajo ADN genómico según el protocolo del fabricante utilizando el minikit manual QIAamp DNA o el robot QIAcube (Qiagen, Hilden, Alemania). La extracción de ADN fue seguida de PCR cuantitativa (qPCR). Las inyecciones se realizaron en P1 por la vena facial derecha con un número de copias del genoma (CG) de 4*10A11 (~ 2,6*10A14 vg/kg; basado en un peso medio de 1,5 g), 1,33*10A11 (~ 8,8*10A13 vg/kg; basado en un peso medio de 1,5 g) o 4x10A10 (~ 2,6*10A13 vg/kg; basado en un peso medio de 1,5 g). Después de cada procedimiento, las crías se limpiaron con etanol al 70 % y se frotaron con material de cama. El animal parental se devolvió tras un breve adormecimiento de la nariz con etanol al 70 %. Vg = genomas virales Heterozygous Aspa/− mice were bred on a Sv129 background and newborns were genotyped on the day of birth. Briefly, 1 mm tail tips were clipped and genomic DNA was extracted according to the manufacturer’s protocol using the manual QIAamp DNA minikit or the QIAcube robot (Qiagen, Hilden, Germany). DNA extraction was followed by quantitative PCR (qPCR). Injections were made in P1 via the right facial vein with a genome copy number (GC) of 4*10A11 (~2.6*10A14 vg/kg; based on an average weight of 1.5 g), 1.33*10A11 (~8.8*10A13 vg/kg; based on an average weight of 1.5 g), or 4x10A10 (~2.6*10A13 vg/kg; based on an average weight of 1.5 g). After each procedure, the pups were cleaned with 70% ethanol and rubbed with bedding material. The parent animal was returned after a brief numbing of the nose with 70% ethanol. Vg = viral genomes

Producción viral y diseño de vectoresViral production and vector design

El virus adenoasociado recombinante (rAAV) se produjo mediante transfección transitoria de células HEK 293 y sedimentación con cloruro de cesio (CsCl). Los preparados vectoriales se titularon mediante PCR cuantitativa, y la pureza se evaluó mediante electroforesis en gel de SDS-acrilamida al 4-12 % y tinción con plata (Invitrogen, Carlsbad, CA). La integridad morfológica de los viriones se evaluó mediante microscopía electrónica de transmisión de rAAV con tinción negativa. Debido a las restricciones de tamaño de la encapsidación, se usó un genoma de rAAV monocatenario para las construcciones phGFAP-hASPA y phGFAP-EGFP. Todos los demás vectores eran vectores AAV autocomplementarios (sc) (scAAV). Recombinant adeno-associated virus (rAAV) was produced by transient transfection of HEK 293 cells and cesium chloride (CsCl) sedimentation. Vector preparations were titered by quantitative PCR, and purity was assessed by 4–12% SDS-acrylamide gel electrophoresis and silver staining (Invitrogen, Carlsbad, CA). Morphological integrity of virions was assessed by negative-stain rAAV transmission electron microscopy. Due to size restrictions of encapsidation, a single-stranded rAAV genome was used for the phGFAP-hASPA and phGFAP-EGFP constructs. All other vectors were self-complementary (sc) AAV vectors (scAAV).

Transferencia WesternWestern Transfer

Las proteínas se extrajeron usando el tampón RIPA. La cuantificación de proteínas se realizó mediante el ensayo BCA (Pierce Biotechnologies, Rockford, IL, EE. UU.) y se cargaron 10-20 pg de proteína total mezclada con tampón de Laemmli 4X (BioRad, Hercules, CA, EE.UU.) en un gel de Tris-HCl acrilamida al 10-12 % (BioRad, Hercules, CA, EE.UU.). Tras la electroforesis, las proteínas se secaron en una membrana de nitrocelulosa (BioRad, Hercules, CA, EE. UU.) con el sistema Trans-Blot Turbo Transfer System (BioRad, Hercules, CA, EE. UU.). Posteriormente, las membranas se sometieron a bloqueo a temperatura ambiente durante al menos una hora con tampón de bloqueo Odyssey (Licor, Lincoln, NE, EE. Uu .). A continuación, las membranas se incubaron con el anticuerpo primario (anti ASPA, 1:2000, ab 97454; anti-actina, 1:5000, ab8224) a 4 °C durante toda la noche y se incubaron con el anticuerpo secundario (Licor, Lincoln, NE, EE. UU.) al día siguiente. Las membranas se analizaron con el analizador Odyssey (Licor, Lincoln, NE, EE. UU.). La cuantificación se realizó usando ImageJ. Proteins were extracted using RIPA buffer. Protein quantification was performed using the BCA assay (Pierce Biotechnologies, Rockford, IL, USA) and 10–20 pg of total protein mixed with 4X Laemmli buffer (BioRad, Hercules, CA, USA) was loaded onto a 10–12% Tris-HCl acrylamide gel (BioRad, Hercules, CA, USA). After electrophoresis, proteins were blotted onto a nitrocellulose membrane (BioRad, Hercules, CA, USA) using the Trans-Blot Turbo Transfer System (BioRad, Hercules, CA, USA). Membranes were then blocked at room temperature for at least one hour with Odyssey blocking buffer (Licor, Lincoln, NE, USA). The membranes were then incubated with the primary antibody (anti ASPA, 1:2000, ab 97454; anti-actin, 1:5000, ab8224) at 4 °C overnight and incubated with the secondary antibody (Licor, Lincoln, NE, USA) the next day. The membranes were analyzed with the Odyssey analyzer (Licor, Lincoln, NE, USA). Quantification was performed using ImageJ.

Aislamiento de regiones cerebrales y extracción de ADN y ARNIsolation of brain regions and extraction of DNA and RNA

Los ratones fueron anestesiados con isofluorano y perfundidos transcardialmente con solución salina tamponada con fosfato (PBS) helada. A continuación, se extrajeron los cerebros y se dividieron por la mitad a lo largo de la hendidura interhemisférica. Se colocó una mitad de cerebro cada vez en una placa libre de RNasa y refrigerada con hielo bajo un microscopio de disección. En primer lugar, se extrajo el bulbo olfativo con una cuchilla de afeitar fría. A continuación, se extrajo el tronco encefálico/encéfalo medio a lo largo de la línea entre la corteza/tálamo y la lámina cuadrigémina. El tronco encefálico se subdividió en mesencéfalo, lámina cuadrigémina, cerebelo y tronco encefálico. Además, se extirpó el tálamo/hipotálamo con una microespátula de disección Wecker (Roboz Surgical Instruments Inc., Gaithersburg, MD, EE. UU.). Se extirpó el hipocampo. Por último, se extrajo parte de la corteza con una cuchilla de afeitar nueva. Todas las muestras se congelaron inmediatamente después de extraerlas. Mice were anesthetized with isoflurane and transcardially perfused with ice-cold phosphate-buffered saline (PBS). The brains were then removed and split in half along the interhemispheric fissure. One brain half at a time was placed on an ice-cold, RNase-free dish under a dissecting microscope. First, the olfactory bulb was removed with a cold razor blade. Next, the brain stem/midbrain was removed along the line between the cortex/thalamus and the quadrigeminal lamina. The brain stem was subdivided into the midbrain, quadrigeminal lamina, cerebellum, and brain stem. In addition, the thalamus/hypothalamus was removed with a Wecker dissection microspatula (Roboz Surgical Instruments Inc., Gaithersburg, MD, USA). The hippocampus was removed. Finally, part of the cortex was removed with a new razor blade. All samples were frozen immediately after removal.

El ADN y el ARN se extrajeron usando el kit Qiagen Allprep DNA/RNA Mini (Qiagen, Hilden, Alemania) y las muestras de ARN se sometieron a un tratamiento con DNasa en columna antes de la RT-PCR. El ADN se sometió a la determinación del número de copias del genoma viral y el ARN total a la RT-PCR (kit de transcripción inversa de ADNc de alta capacidad, Applied Biosystems). DNA and RNA were extracted using the Qiagen Allprep DNA/RNA Mini kit (Qiagen, Hilden, Germany) and RNA samples were subjected to on-column DNase treatment prior to RT-PCR. DNA was subjected to viral genome copy number determination and total RNA to RT-PCR (High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit, Applied Biosystems).

PCR digital en gotitas (ddPCR)Droplet digital PCR (ddPCR)

La ddPCR múltiple se realizó en un sistema QX200 ddPCR (Bio-Rad, Hercules, CA). Todos los ensayos se basaron en sondas TaqMan, donde las sondas del gen de interés se marcaron con FAM y el gen de referencia como VIC. Para todas las reacciones ddPCR se utilizó la mastermix Bio-Rad ddPCR sin dUTP (BioRad 1863024). Multiplex ddPCR was performed on a QX200 ddPCR system (Bio-Rad, Hercules, CA). All assays were based on TaqMan probes, where the probes of the gene of interest were labeled with FAM and the reference gene as VIC. Bio-Rad ddPCR mastermix without dUTP (BioRad 1863024) was used for all ddPCR reactions.

Número de copias del genoma del vectorNumber of copies of the vector genome

El ADN se digirió con BamHI a >10 U/pg de ADN a 37 °C durante 1 hora. La digestión con BamHI garantizó copias únicas de los genomas de rAAV. Todos los vectores contenían una secuencia RBG, que se seleccionó para la cuantificación del genoma vírico. El número de genomas víricos se normalizó con respecto al número de células diploides usando el receptor de transferrina (Tfrc) como gen de referencia (Invitrogen, 4458367). DNA was digested with BamHI at >10 U/pg DNA at 37 °C for 1 h. BamHI digestion ensured single copies of the rAAV genomes. All vectors contained an RBG sequence, which was selected for viral genome quantification. The number of viral genomes was normalized to the number of diploid cells using the transferrin receptor (Tfrc) as a reference gene (Invitrogen, 4458367).

Pruebas de función motora y memoria espacialMotor function and spatial memory tests

El rendimiento motor de los ratones se evaluó usando cilindro giratorio acelerado para la función motora y la resistencia, la barra de equilibrio para la función vestibular y la ataxia, y la pantalla invertida para la fuerza de agarre. Para cada prueba de función motora, se inyectaron n=8 ratones y se probaron de forma independiente. Motor performance of mice was assessed using accelerated rotating cylinder for motor function and endurance, balance beam for vestibular function and ataxia, and inverted screen for grip strength. For each motor function test, n=8 mice were injected and tested independently.

Cilindro giratorio aceleradoAccelerated rotating cylinder

Se entrenó a los ratones dos días antes del día de la prueba para tres series cada uno. El día de la prueba, los ratones se colocaron en el cilindro giratorio para aclimatarse durante 1 minuto. Cada ratón se probó tres veces y se utilizó el mejor valor para el análisis. La aceleración y el tiempo se fijaron entre 4 y 40 rpm durante 5 minutos. Mice were trained two days before the test day for three sets each. On the test day, mice were placed in the rotating cylinder for acclimatization for 1 minute. Each mouse was tested three times and the best value was used for analysis. Acceleration and time were set between 4 and 40 rpm for 5 minutes.

Barra de equilibrioBalance beam

Para aumentar el rigor de esta prueba, el tiempo límite se aumentó de 3 a 5 minutos. Los ratones se colocaron en el centro de la barra de equilibrio y se midió la latencia hasta la caída. De nuevo, se contó el mejor valor. To increase the rigor of this test, the time limit was increased from 3 to 5 minutes. Mice were placed in the center of the balance beam and the latency to landing was measured. Again, the best value was counted.

Pantalla invertidaInverted screen

Los ratones se colocaron en el centro de una rejilla (30 cm2 con orificios de 25 mm2 ) en posición horizontal y se dejaron aclimatar durante 1 minuto. La rejilla se giró lentamente en 15 segundos hasta 125 grados, de modo que el ratón colgaba boca abajo. Se midió el tiempo hasta la caída. El tiempo límite para la prueba de p28 fue de 3 minutos. En todos los demás puntos temporales, el tiempo límite fue de 5 minutos para aumentar el rigor de la prueba. Mice were placed in the centre of a grid (30 cm2 with 25 mm2 holes) in a horizontal position and allowed to acclimatise for 1 min. The grid was slowly rotated over 15 s to 125 degrees so that the mouse was hanging upside down. The time to fall was measured. The time limit for the p28 test was 3 min. At all other time points the time limit was 5 min to increase the rigour of the test.

Laberinto en TT-maze

La prueba del laberinto en T se realizó de forma espontánea y sin recompensa, con todos los brazos del laberinto en T abiertos durante la prueba. Los ratones se colocaban en la cámara inicial con la puerta bajada y las puertas de los brazos laterales abiertas durante 10 segundos, tras lo cual se abría la puerta de la cámara inicial y se les permitía entrar y explorar el laberinto en T. Cuando el ratón entraba completamente en uno de los brazos laterales, definido como cuando sus cuatro patas pasaban por el borde del brazo, se cerraban todas las puertas del laberinto en T y se le devolvía a la cámara inicial durante un tiempo de descanso de 10 s. Durante estos 10 s, se volvieron a abrir las puertas de los brazos laterales. Este proceso se repitió 10 veces, lo que proporciona al ratón un total de 10 oportunidades para alternar su elección de brazo lateral. El resultado final se expresa como un cociente del número de alternancias sobre 10. The T-maze test was performed spontaneously and without reward, with all arms of the T-maze open during the test. Mice were placed in the start chamber with the door down and the side arm doors open for 10 s, after which the start chamber door was opened and they were allowed to enter and explore the T-maze. When the mouse fully entered one of the side arms, defined as when all four of its paws passed over the edge of the arm, all T-maze doors were closed and the mouse was returned to the start chamber for a 10 s rest time. During these 10 s, the side arm doors were opened again. This process was repeated 10 times, giving the mouse a total of 10 opportunities to alternate its side arm choice. The final result is expressed as a quotient of the number of alternations over 10.

Tinción H&E y con Luxol fast blueH&E staining and Luxol fast blue

Los ratones fueron sacrificados y perfundidos transcardialmente con PBS helado y paraformaldehído al 4 % (PFA). Se extrajeron los tejidos y se cortaron en rodajas usando una matriz de cerebro o médula espinal Alto (Roboz Surgical Instruments Inc., Gaithersburg, MD, EE. UU.). Posteriormente, los tejidos de ratón se almacenaron en PFA a 4 °C durante la noche. Se realizó la incrustación en parafina, la tinción con hematoxilina y eosina (H&E) y la tinción con Luxol fast blue. Se analizaron las secciones teñidas y se tomaron imágenes con un Axioscope 50 (Zeiss, Jena, Alemania) usando una cámara DMC2900 (Leica Microsystems, Wetzlar, Alemania). Mice were sacrificed and transcardially perfused with ice-cold PBS and 4% paraformaldehyde (PFA). Tissues were removed and sliced using an Alto Brain/Spinal Cord Matrix (Roboz Surgical Instruments Inc., Gaithersburg, MD, USA). Mouse tissues were subsequently stored in PFA at 4 °C overnight. Paraffin embedding, hematoxylin and eosin (H&E) staining, and Luxol fast blue staining were performed. Stained sections were analyzed and imaged with an Axioscope 50 (Zeiss, Jena, Germany) using a DMC2900 camera (Leica Microsystems, Wetzlar, Germany).

Imagen (IRM) y espectroscopia (ERM) de resonancia magnéticaMagnetic resonance imaging (MRI) and spectroscopy (ERM)

Se anestesió a los ratones con isofluorano al 2 % y se controlaron constantemente sus constantes vitales durante todo el tiempo que duró la obtención de imágenes. Las imágenes de los ratones en P42 se obtuvieron con un imán horizontal de 4,7T/40 cm (Oxford, Reino Unido) equipado con una consola Biospec Avance Bruker (Bruker, Alemania). Los experimentos para todas las demás imágenes se realizaron usando un imán horizontal de 4,7T/40 cm (Oxford, Reino Unido) equipado con una consola Biospec Avance III HD Bruker (Bruker, Alemania). Para los experimentos se usó una bobina de cabeza de ratón de radiofrecuencia 1 H (Bruker, Alemania) con un diámetro interior de 23 mm. Mice were anesthetized with 2% isoflurane and vital signs were continuously monitored throughout imaging. Mice were imaged at P42 with a 4.7T/40 cm horizontal magnet (Oxford, UK) equipped with a Bruker Biospec Avance console (Bruker, Germany). Experiments for all other images were performed using a 4.7T/40 cm horizontal magnet (Oxford, UK) equipped with a Bruker Biospec Avance III HD console (Bruker, Germany). A 1 H radiofrequency mouse head coil (Bruker, Germany) with an inner diameter of 23 mm was used for experiments.

Las imágenes anatómicas ponderadas en T1 se adquirieron usando la secuencia FLASH con los siguientes parámetros: tiempo de repetición (TR) = 280,86 ms, tiempo de eco (TE) = 4,5 ms, tamaño de la matriz = 384x384, campo de visión (FOV) = 18x18 mm2, número de cortes = 15, grosor de los cortes = 0,5 mm, ángulo de inversión = 40°, número de promedios = 8. Las imágenes ponderadas en T2 se adquirieron usando la secuencia TurboRARE con TR = 2200 ms, TE = 36 ms, espaciado de ecos = 12 ms, 8 promedios y factor de rareza = 8. Los datos de espectroscopia de resonancia magnética 1H se adquirieron utilizando PRESS (secuencia de espectroscopia resuelta por puntos) de vóxel único (tiempo de repetición = 2.500 ms, tiempo de eco = 16 ms, número de promedios = 512, tamaño de vóxel = 3x3x3 mm). Las imágenes IRM funcionales se adquirieron durante 10 minutos usando la secuencia de imagen ecoplanar (EPI), con TR=1000 ms, TE=18 ms, tamaño de matriz = 96x96, FOV = 18x18 mm2, número de cortes = 15, grosor de corte = 0,5 mm, número de repeticiones = 600. Los datos de resonancia magnética por tensor de difusión (DTI) se adquirieron desde 30 direcciones con un valor B de 650/0, TR = 2300 ms, TE = 21 ms, número de promedios = 4, con los mismos parámetros de geometría que EPI. T1-weighted anatomical images were acquired using the FLASH sequence with the following parameters: repetition time (TR) = 280.86 ms, echo time (TE) = 4.5 ms, matrix size = 384x384, field of view (FOV) = 18x18 mm2, number of slices = 15, slice thickness = 0.5 mm, flip angle = 40°, number of averages = 8. T2-weighted images were acquired using the TurboRARE sequence with TR = 2200 ms, TE = 36 ms, echo spacing = 12 ms, 8 averages, and rarity factor = 8. 1H magnetic resonance spectroscopy data were acquired using single-voxel PRESS (speckle-resolved spectroscopy) sequence (repetition time = 2500 ms, echo time = 16 ms, number of averages = 8). Functional MRI images were acquired over 10 minutes using echo-planar imaging (EPI) sequence, with TR=1000 ms, TE=18 ms, matrix size=96x96, FOV=18x18 mm2, number of slices=15, slice thickness=0.5 mm, number of repetitions=600. Diffusion tensor MRI (DTI) data were acquired from 30 directions with B value of 650/0, TR=2300 ms, TE=21 ms, number of averages=4, with the same geometry parameters as EPI.

Estudio de imagen y espectroscopia de resonancia magnética 1H.1H magnetic resonance imaging and spectroscopy study.

Los espectros de protones se ajustaron utilizando LCModel (Versión 6.2-2B) que analizó el espectro de protonesin vivocomo una combinación lineal de espectros modeloin vitrode soluciones de metabolitos individuales (Provencher, 2001) y generó datos como ajustes absolutos (en unidades institucionales) y % de SD. La SD se utilizó como medida de la fiabilidad del ajuste. Los criterios de inclusión espectral fueron SD <20 % para NAA, creatina e inositol. Proton spectra were fit using LCModel (Version 6.2-2B) which analyzed in vivo proton spectra as a linear combination of in vitro model spectra from individual metabolite solutions (Provencher, 2001) and generated data as absolute fits (in institutional units) and % SD. SD was used as a measure of fit reliability. Spectral inclusion criteria were SD <20% for NAA, creatine, and inositol.

Análisis de la conectividad funcional en estado de reposo (CFer)Resting state functional connectivity (CFer) analysis

Las imágenes EPI se preprocesaron usando Medical Image Visualization and Analysis (MIVA, http://ccni.wpi.edu/) y Matlab 2010b (the Mathworks Inc.). Todas las imágenes EPI se registraron primero en una anatomía estándar, donde se definieron las regiones semilla. Tras el registro, todas las EPI se sometieron a corrección de movimiento, suavizado espacial (ancho completo-medio máximo = 1 mm) y filtrado de paso de banda de 0,002-0, 1 Hz. La CFer basada en semillas se calculó usando un algoritmo previamente demostrado. EPI images were preprocessed using Medical Image Visualization and Analysis (MIVA, http://ccni.wpi.edu/) and Matlab 2010b (the Mathworks Inc.). All EPI images were first registered to a standard anatomy, where seed regions were defined. Following registration, all EPIs underwent motion correction, spatial smoothing (full-width-half-maximum = 1 mm), and 0.002–0.1 Hz bandpass filtering. Seed-based CFer was calculated using a previously demonstrated algorithm.

Resonancia magnética por tensor de difusión (DTI)Diffusion tensor magnetic resonance imaging (DTI)

Los datos de DTI se analizaron utilizando DTIstudio (www.mristudio.org/, Susumi Mori y Hangyi Jiang, Universidad Johns Hopkins), incluyendo corrección de corrientes parásitas, corrección de movimiento y generación de todas las métricas tensoriales (FA y descomposición en valores propios del tensor de difusión en términos de vóxeles). Los valores de FA en determinadas regiones de interés (ROI) se extrajeron de ROI dibujadas manualmente. DTI data were analyzed using DTIstudio (www.mristudio.org/, Susumi Mori and Hangyi Jiang, Johns Hopkins University), including eddy current correction, motion correction, and generation of all tensor metrics (FA and voxel-wise diffusion tensor eigenvalue decomposition). FA values in selected regions of interest (ROIs) were extracted from manually drawn ROIs.

Para todos los resultados de imágenes, las comparaciones de grupos se realizaron mediante ANOVA unifactorial, con un umbral de significación de p<0,05. For all imaging outcomes, group comparisons were performed using one-way ANOVA, with a significance threshold of p<0.05.

InmunohistologíaImmunohistology

Se perfundió transcardialmente a los ratones con paraformaldehído (PFA) al 4 % y se mantuvieron en PFA durante toda la noche a 4 °C. Al día siguiente, se extrajeron los cerebros y se sometieron a etapas de gradiente de sacarosa (10, 20 y 30 %) durante toda la noche a 4 °C. Los cerebros se montaron en compuesto O.T.C. (Fisher HealthCare, Houston, TX, EE. UU.) y se almacenaron a -80 °C hasta su criosección (Cryostar NX70, Thermo Fisher Scientific, Walldorf, Alemania). Los cortes de cerebro flotantes se lavaron en 1XPBS 3X durante 5 minutos cada uno. Las células se permeabilizaron con 1XPBS y 0,5 % de Triton-X 100 a temperatura ambiente durante 1 hora, con bloqueo posterior durante 1 hora a temperatura ambiente con 5 % de suero (10 % de suero de cabra normal, Life Technologies, 50062Z). Los cortes cerebrales se incubaron con anticuerpos primarios (anti-GFAP, EMD Millipore, 1:1000, MAB360; anti-MBP, Abeam, 1:1000, ab40390) en suero al 1,5 % durante toda la noche a 4 °C, se lavaron al día siguiente (1xPBS, x3, 5 min cada uno) y se tiñeron con anticuerpo secundario en suero al 1,5 % a temperatura ambiente durante 1 h (anti ratón o conejo; Invitrogen, A-11031 o A-11011). Los cortes se montaron con Vectashield con 4',6-diamidino-2-fenilindol (Vector Laboratories, Burlingame, CA). Mice were transcardially perfused with 4% paraformaldehyde (PFA) and maintained in PFA overnight at 4°C. The next day, brains were removed and subjected to sucrose gradient steps (10, 20, and 30%) overnight at 4°C. Brains were mounted in O.T.C. compound (Fisher HealthCare, Houston, TX, USA) and stored at -80°C until cryosectioning (Cryostar NX70, Thermo Fisher Scientific, Walldorf, Germany). Floating brain slices were washed in 1X PBS 3X for 5 minutes each. Cells were permeabilized with 1XPBS and 0.5% Triton-X 100 at room temperature for 1 h, followed by blocking for 1 h at room temperature with 5% serum (10% normal goat serum, Life Technologies, 50062Z). Brain sections were incubated with primary antibodies (anti-GFAP, EMD Millipore, 1:1000, MAB360; anti-MBP, Abeam, 1:1000, ab40390) in 1.5% serum overnight at 4 °C, washed the next day (1xPBS, x3, 5 min each), and stained with secondary antibody in 1.5% serum at room temperature for 1 h (anti-mouse or rabbit; Invitrogen, A-11031 or A-11011). Sections were mounted with Vectashield with 4',6-diamidino-2-phenylindole (Vector Laboratories, Burlingame, CA).

Las secciones cerebrales se visualizaron y grabaron con el microscopio DM 5500B Upright (Leica Microsystems, Wetzlar, Alemania) y la cámara digital Leica DFC365 FX. Brain sections were viewed and recorded with the DM 5500B Upright microscope (Leica Microsystems, Wetzlar, Germany) and the Leica DFC365 FX digital camera.

Programas informáticos y estadísticasComputer programs and statistics

El análisis y la visualización de imágenes se realizaron con el programa informático Imaris 8.2 (Bitplane Inc., South Windsor, CT, EE. UU.). Las transferencias Western se cuantificaron con ImageJ (National Institute of Health, EE. UU.). Los gráficos se analizaron y los cálculos estadísticos se realizaron en GraphPad Prism 7 (GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, EE. UU.). Se calculó la correlación entre la conectividad funcional global en IRMf y la media del rendimiento de cilindro giratorio acelerado y se realizó un análisis de regresión lineal usando GraphPad Prism 7. Las estadísticas se realizaron utilizando GraphPad Prism 7, ANOVA bifactorial con corrección de comparaciones múltiples (Turkey) para los pesos, y ANOVA unifactorial con corrección de comparaciones múltiples para todas las demás estadísticas, si no se indica lo contrario. Si no se indica lo contrario, se analizaron al menos n=3 ratones. Image analysis and visualization were performed using Imaris 8.2 software (Bitplane Inc., South Windsor, CT, USA). Western blots were quantified using ImageJ (National Institute of Health, USA). Graphs were analyzed and statistical calculations were performed using GraphPad Prism 7 (GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA, USA). The correlation between global functional connectivity on fMRI and mean accelerated spinning cylinder performance was calculated and linear regression analysis was performed using GraphPad Prism 7. Statistics were performed using GraphPad Prism 7, two-way ANOVA with multiple comparisons correction (Turkey) for weights, and one-way ANOVA with multiple comparisons correction for all other statistics, if not otherwise stated. If not otherwise stated, at least n=3 mice were analyzed.

La optimización del casete transgénico logra una rápida respuesta terapéutica en ratones CanavanOptimization of the transgenic cassette achieves a rapid therapeutic response in Canavan mice

Para superar el reto de la eficacia y la sostenibilidad de una terapia génica de 1.a generación, se aumentó la expresión de hASPA a partir del genoma del vector sin cambiar los parámetros de la vía de administración, la dosis del vector o el serotipo. Comparando el efecto de la secuencia de Kozak y la optimización del ADNc, se diseñaron dos nuevos casetes de expresión con una secuencia de Kozak media o completa y un ADNc optimizado en codones, que se denominaron vectores de 2.a y 3.a generación (FIG. 26A; en lo sucesivo, 2.a o 3.a generación), respectivamente. Para probar la traducibilidadin vivo,cada uno de los casetes de expresión se encapsidó en el vector rAAV9, altamente atópico al SNC, para la administración intravenosa de genes al SNC. Los ratones no tratados y los tratados con la 1.a generación mostraron el característico bajo peso en torno a p14-16 (FIG. 27). Sin embargo, los ratones tratados con la generación 2.a y 3.a (n=10 cada uno) presentaron un aumento de peso paralelo al de los ratones naturales (WT), lo que indica un inicio más rápido de los niveles de expresión terapéutica del transgén (FIG. 27). Para evaluar la neuropatología en los ratones vivos, se realizó una RMN en p42 para los animales tratados y en p28 para los no tratados. Mientras que los ratones no tratados y los tratados con la 1.a generación mostraban fuertes señales hiperintensas (señales blancas) en la secuencia T2, particularmente en las regiones cerebrales más profundas, las señales parecían isotensas (no destacables) en los grupos tratados con los vectores de 2.a y 3.a generación (FIG. 28), lo que indicaba la normalización del edema cerebral. Este efecto terapéutico fue corroborado por la normalización de los niveles de NAA en los grupos tratados con la generación 2.a y 3.a en la ERM, que también coincidió con los niveles de expresión de la proteína ASPA (FIG. 26B-26C). Por último, se evaluó la neurohistopatología de los ratones en p25. De nuevo, los ratones tratados con la 1.a generación seguían mostrando vacuolización del SNC, aunque en menor medida que los ratones no tratados. En cambio, los cerebros de los ratones tratados con la 2.a y 3.a generaciones eran indistinguibles de los WT, lo que demuestra que la terapia génica mejorada mitiga eficazmente la neuropatología (FIG. To overcome the challenge of efficacy and sustainability of a 1st generation gene therapy, hASPA expression was increased from the vector genome without changing the parameters of the administration route, vector dose, or serotype. Comparing the effect of Kozak sequence and cDNA optimization, two new expression cassettes with a half- or full-length Kozak sequence and codon-optimized cDNA were designed, which were termed 2nd and 3rd generation vectors (FIG. 26A; hereafter referred to as 2nd or 3rd generation), respectively. To test in vivo translatability, each of the expression cassettes was encapsidated into the highly CNS-atopic rAAV9 vector for intravenous gene delivery to the CNS. Untreated and 1st generation-treated mice showed the characteristic low weight around p14–16 (FIG. 27). However, mice treated with the 2nd and 3rd generations (n=10 each) showed weight gain parallel to that of wild-type (WT) mice, indicating a more rapid onset of therapeutic transgene expression levels (FIG. 27). To assess neuropathology in live mice, MRI was performed at p42 for treated animals and at p28 for untreated animals. While untreated and 1st generation mice showed strong hyperintense signals (white signals) on T2-weighted sequences, particularly in deeper brain regions, signals appeared isotense (unremarkable) in the 2nd and 3rd generation vector-treated groups (FIG. 28), indicating normalization of brain edema. This therapeutic effect was corroborated by the normalization of NAA levels in the 2nd and 3rd generation treated groups in the ERM, which also coincided with ASPA protein expression levels (FIG. 26B-26C). Finally, the neurohistopathology of the mice was assessed at p25. Again, 1st generation treated mice still showed CNS vacuolization, although to a lesser extent than untreated mice. In contrast, the brains of 2nd and 3rd generation treated mice were indistinguishable from WT, demonstrating that the enhanced gene therapy effectively mitigates the neuropathology (FIG.

29). 29).

3.a generación de ratones con Canavan tratados superan de forma sostenible a los animales de control3rd generation of Canavan-treated mice sustainably outperform control animals

Los ratones CD KO recapitulan el fenotipo clínico de los pacientes de Canavan, presentando ataxia, desequilibrio, debilidad muscular y deterioro cognitivo en el primer mes de vida. Se observó que a 1 mes de edad, los ratones CD tratados con la 2.a generación rendían tan bien como los controles WT en el cilindro giratorio acelerado (FIG. 30A). El grupo tratado con la 3.a generación mostró un fenotipo de "superratón", superando significativamente a los ratones WT durante todo el año de duración del estudio (FIG. 30A y FIG. 31). Para evaluar la ataxia y la capacidad de equilibrio, los ratones tratados con la generación 2.a y 3.a fueron evaluados en la barra de equilibrio, mostrando también una recuperación completa (FIG. 30B y FIG. 31). Esto fue paralelo al rendimiento en la pantalla invertida y fue persistente durante todo el estudio (FIG. 30C y FIG. 31). Por último, para determinar la capacidad a largo plazo de rescatar la memoria espacial/de trabajo, los ratones fueron evaluados en el laberinto en T al año, rindiendo tan bien como los ratones de control WT (FIG. 32). CD KO mice recapitulate the clinical phenotype of Canavan patients, exhibiting ataxia, imbalance, muscle weakness, and cognitive impairment within the first month of life. At 1 month of age, 2nd generation-treated CD mice were found to perform as well as WT controls on the accelerated rotating cylinder (FIG. 30A). The 3rd generation-treated group displayed a “supermouse” phenotype, significantly outperforming WT mice throughout the year-long duration of the study (FIG. 30A and FIG. 31). To assess ataxia and balance ability, 2nd and 3rd generation-treated mice were tested on the balance beam, also showing complete recovery (FIG. 30B and FIG. 31). This paralleled performance on the inverted screen and was persistent throughout the study (FIG. 30C and FIG. 31). Finally, to determine the long-term ability to retrieve spatial/working memory, mice were tested in the T-maze at 1 year, performing as well as WT control mice (FIG. 32).

La administración eficiente del gen hASPA al SNC elimina persistentemente la neuropatología y normaliza los niveles de NAAEfficient delivery of the hASPA gene to the CNS persistently eliminates neuropathology and normalizes NAA levels

Para determinar si el rescate fenotípico de la función psicomotora estaba respaldado por la patología cerebral y los niveles de biomarcadores NAA, se evaluaron ratones vivos de los tres grupos de tratamiento al año de edad. En primer lugar, la IRM de T2 mostró fuertes hiperintensidades en los ratones tratados con la 1.a generación, particularmente en el tálamo, el mesencéfalo y el cerebelo (FIG. 33A). Por el contrario, los ratones tratados con la 2.a generación mostraron un leve aumento de las señales T2 en el mesencéfalo, siendo por lo demás similares a los ratones WT. Es importante destacar que la comparación entre los ratones WT y los tratados con la 3.a generación no reveló diferencias en la IRM de T2, lo que también fue corroborado por el análisis neuropatológico (FIG. 33B). Aunque algunas regiones del SNC (por ejemplo, la médula espinal torácica) mostraron patrones similares entre WT y los tres grupos de tratamiento, las regiones cerebrales con la señal T2 más intensa también se correspondieron con la vacuolización más grave en las secciones cerebrales de los ratones tratados con la 1.a generación (FIG. 33A-33B y FIG. 34). Cuando los ratones de 1 año de edad de todos los grupos de tratamiento fueron sometidos a ERM para la cuantificación de NAA, los ratones tratados con la 1.a generación mostraron una señal de NAA significativamente mayor que los ratones WT, mientras que los niveles de NAA de los ratones tratados con la 2.a y 3.a generaciones se normalizaron (FIG. 33C). Esto indica fuertemente que las terapias génicas de nueva generación son significativamente más eficaces y son capaces de normalizar los niveles del biomarcador NAA, un hallazgo que se apoya aún más por los niveles normalizados de NAA en la orina, como se miden por espectrometría de masas (FIG. 33D). To determine whether phenotypic rescue of psychomotor function was supported by brain pathology and NAA biomarker levels, live mice from all three treatment groups were assessed at 1 year of age. First, T2 MRI showed strong hyperintensities in 1st generation-treated mice, particularly in the thalamus, midbrain, and cerebellum (Fig. 33A). In contrast, 2nd generation-treated mice showed mildly increased T2 signals in the midbrain, being otherwise similar to WT mice. Importantly, comparison between WT and 3rd generation-treated mice revealed no differences in T2 MRI, which was also corroborated by neuropathological analysis (Fig. 33B). Although some CNS regions (e.g., thoracic spinal cord) showed similar patterns between WT and all three treatment groups, brain regions with the most intense T2 signal also corresponded to the most severe vacuolization in brain sections from 1st generation-treated mice (FIG. 33A-33B and FIG. 34). When 1-year-old mice from all treatment groups were subjected to MRS for NAA quantification, 1st generation-treated mice showed significantly higher NAA signal than WT mice, whereas NAA levels from 2nd and 3rd generation-treated mice normalized (FIG. 33C). This strongly indicates that new generation gene therapies are significantly more effective and are able to normalize NAA biomarker levels, a finding that is further supported by normalized urinary NAA levels, as measured by mass spectrometry (FIG. 33D).

La expresión de ASPA específica de los astrocitos es suficiente para generar el "fenotipo superratón"Astrocyte-specific ASPA expression is sufficient to generate the “supermouse phenotype”

Se investigó la forma en que la terapia génica de la 3.a generación lograba mejorar el rendimiento más allá de los animales de control WT. No se observaron diferencias fenotípicas entre pacientes heterocigóticos u homocigóticos para el alelo ASPA WT, lo que implica que el ASPA oligodendroglial y su catabolismo de NAA asociado podrían no causar variaciones conductuales dependientes de la dosis dentro del rango fisiológico. Además, la mayoría de los rAAV, incluido el rAAV9, transducen mal los oligodendrocitos. Así pues, en algunas realizaciones, la expresión del transgén hASPA a partir de células gliales no de oligodendrocito contribuye al fenómeno del "superratón" observado en el cilindro giratorio acelerado. Para comprobar si los ratones WT responden a la suplementación con ASPA con un mayor rendimiento motor, los animales WT fueron tratados con terapia génica de 3.a generación. Inicialmente, los ratones WT tratados no mostraron diferencias en el cilindro giratorio acelerado en p28, pero empezaron a superar significativamente a los controles WT no tratados entre p90 y 1 año de edad, lo que indica que la suplementación de las células que no expresan ASPA con ASPA mediante transferencia génica contribuye al fenotipo "mejorado" observado (FIG. 35). We investigated how 3rd generation gene therapy was able to improve performance beyond that of WT control animals. No phenotypic differences were observed between patients heterozygous or homozygous for the WT ASPA allele, implying that oligodendroglial ASPA and its associated NAA catabolism might not cause dose-dependent behavioral variations within the physiological range. Furthermore, most rAAVs, including rAAV9, poorly transduce oligodendrocytes. Thus, in some embodiments, expression of the hASPA transgene from non-oligodendrocyte glial cells contributes to the “super mouse” phenomenon observed in the accelerated rotating cylinder. To test whether WT mice respond to ASPA supplementation with increased motor performance, WT animals were treated with 3rd generation gene therapy. Initially, treated WT mice showed no differences in accelerated rolling cylinder at p28, but began to significantly outperform untreated WT controls between p90 and 1 year of age, indicating that supplementation of non-ASPA-expressing cells with ASPA via gene transfer contributes to the observed "enhanced" phenotype (FIG. 35).

Para definir con mayor precisión el tipo de célula del SNC que contribuye al fenotipo de "superratón", la construcción hASPA de la 3.a generación se emparejó con un promotor parcial de la proteína ácida fibrilar glial humana (phGFAP). En primer lugar, se confirmó la especificidad astrocítica del promotor phGFAP expresando la proteína verde fluorescente mejorada (EGFP), que mostró colocalización con células positivas a la proteína ácida fibrilar glial (GFAP), pero no con células positivas a la proteína básica de la mielina (MBP) (FIG. 36A-36B). A continuación, ratones CD KO neonatales fueron tratados conrAAVphGFAP-hASPA-Opt.Los ratones tratados mostraron la misma curva de crecimiento que el grupo tratado con terapia génica de 3.a generación de expresión ubicua (FIG. 36C). El rendimiento de estos ratones en el cilindro giratorio acelerado aumentó significativamente con respecto a los ratones WT en todos los puntos de tiempo de las pruebas (por ejemplo, p27 y p90), de forma similar a lo observado con el vector de 3.a generación para la expresión ubicua de hASPA (FIG. 36D). Estos datos indican que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos contribuye sustancialmente a mejorar el rendimiento en el cilindro giratorio acelerado. Se observó que otras pruebas de función motora menos estrictas no mostraron diferencias en comparación con los ratones WT (FIG. To further define the CNS cell type contributing to the “supermouse” phenotype, the 3rd generation hASPA construct was paired with a partial human glial fibrillary acidic protein (phGFAP) promoter. First, the astrocyte specificity of the phGFAP promoter was confirmed by expressing enhanced green fluorescent protein (EGFP), which showed colocalization with glial fibrillary acidic protein (GFAP)-positive cells, but not with myelin basic protein (MBP)-positive cells (FIG. 36A-36B). Next, neonatal CD KO mice were treated with rAAVphGFAP-hASPA-Opt. Treated mice showed the same growth curve as the ubiquitously expressed 3rd generation gene therapy-treated group (FIG. 36C). The performance of these mice on the accelerated rotating cylinder was significantly increased relative to WT mice at all testing time points (e.g., p27 and p90), similar to what was observed with the 3rd generation vector for ubiquitous expression of hASPA (FIG. 36D). These data indicate that astrocyte-restricted hASPA expression contributes substantially to improved performance on the accelerated rotating cylinder. Other less stringent motor function tests were observed to show no differences compared to WT mice (FIG.

36D). Es importante destacar que los ratones tratados con rAA VphGFAP-hASPA-Opt rindieron mejor que los ratones de control no tratados en el laberinto T, pero no mostraron diferencias en la función de memoria espacial/de trabajo frente a los animales WT (FIG. 36E y FIG. 32). Esto indica que los ratones con mayor rendimiento motor tienen una función de memoria espacial/de trabajo normal en la prueba del laberinto en T. Además, la IRM y la ERM mostraron la normalización de las señales T2 y los niveles de NAA en los cerebros de los ratones que recibieron terapia génica específica de astrocitos (FIG. 36E-36F), lo que indica que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos por sí sola es capaz de crear un sumidero metabólico alternativo para el NAA y está rescatando la neuropatología y la expresión de biomarcadores en los ratones CD. Para corroborar que la expresión de hASPA restringida a los astrocitos puede rescatar la neuropatología, por ejemplo, mejorar la mielinización, se tiñeron secciones del cerebro con Luxol fast blue para las vainas de mielina. El patrón de tinción fue indistinguible entre animales WT, restringidos a los astrocitos y tratados con terapia génica de 3.a generación con expresión ubicua, y en todos los casos se recuperó la mielinización en comparación con los ratones CD KO no tratados (FIG. 36I). 36D). Importantly, rAA VphGFAP-hASPA-Opt-treated mice performed better than untreated control mice in the T-maze but showed no differences in spatial/working memory function versus WT animals (FIG. 36E and FIG. 32). This indicates that mice with increased motor performance have normal spatial/working memory function in the T-maze test. Furthermore, MRI and MRS showed normalization of T2 signals and NAA levels in the brains of mice receiving astrocyte-specific gene therapy (FIG. 36E-36F), indicating that astrocyte-restricted hASPA expression alone is capable of creating an alternative metabolic sink for NAA and is rescuing neuropathology and biomarker expression in CD mice. To corroborate that astrocyte-restricted hASPA expression can rescue neuropathology, e.g., improve myelination, brain sections were stained with Luxol fast blue for myelin sheaths. The staining pattern was indistinguishable between WT, astrocyte-restricted, and 3rd generation gene therapy-treated animals with ubiquitous expression, and all restored myelination compared to untreated CD KO mice (FIG. 36I).

La terapia génica optimizada consigue rescatar eficazmente el fenotipo de Canavan a dosis más bajasOptimized gene therapy effectively rescues Canavan phenotype at lower doses

Un aspecto importante en la traslación de la terapia génica a la clínica es la dosis del vector, que es relevante para la carga de fabricación, los costes y la seguridad. Basándose en el rendimiento de los ratones tratados con una dosis completa de la construcción hASPA, por ejemplo, 4X1011 copias del genoma (CG)/animal, se probaron dosis de terapia génica de 3.a generación, 3 veces (1,33x10” CG) y 10 veces (4x1010 CG) menores para comparar sus resultados terapéuticos. En las primeras 4 semanas de vida, los ratones tratados con 3 y 10 veces menos de la 3.a generación mostraron un aumento de peso significativamente mejor que los ratones tratados con dosis completa y 3 veces menos de la 1.a generación (FIG. 27 y FIG. 37). Esto se demostró además en el transcurso de todo el periodo de estudio para el grupo de dosis 3 veces menor de la 3.a generación, que fue paralelo a los pesos de los animales WT. Por el contrario, los ratones tratados con una dosis 3 veces menos de 1.a generación disminuyeron a partir de las 16 semanas de edad (FIG. 37). De nuevo, los ratones del estudio fueron sometidos a IRM y ERM para la evaluaciónin vivodel SNC, pero en un momento más temprano (p25). Las secuencias T2 mostraron hiperintensidades particularmente en tálamo, mesencéfalo, cerebelo y tronco cerebral de los ratones no tratados (FIG. 38A). Esta señal se redujo de forma dependiente de la dosis, siendo el grupo de dosis 3 veces menor el que mostró la señal menos hiperintensa. Como control, los ratones WT y CD tratados con dosis completa mostraron señales T2 normalizadas y eran indistinguibles entre sí (FIG. 38A). Los hallazgos de IRM del estudio de reducción de dosis también se reflejaron en la cuantificación de NAA por ERM (FIG. 38B). Esto fue apoyado aún más por el análisis de neuropatología, mostrando una distribución dependiente de la dosis de vacuolas con un patrón similar en ratones tratados con dosis completa de 1.a generación y ratones tratados con 10 veces menos de 3.a generación (FIG. 38C y FIG. 39). Por último, se sometió a los ratones a pruebas de cilindro giratorio acelerado, barra de equilibrio y pantalla invertida. En p27, los ratones tratados con 10 veces menos de 3.a generación funcionaron tan bien como los ratones WT en el cilindro giratorio y la barra de equilibrio, pero no tan bien en la prueba de pantalla invertida (Fig. 38D). Con el tiempo, este grupo tratado con dosis bajas mostró un deterioro de la función motora en p90. Por el contrario, en p27, una dosis 3 veces menor podría restaurar las funciones motoras de los ratones CD KO a los niveles de los ratones WT, según lo medido por las tres pruebas antes mencionadas. En p90, estos ratones seguían rindiendo tan bien como los ratones WT en el cilindro giratorio acelerado y la barra de equilibrio, pero no en la pantalla invertida (FIG. 38D). Estos datos indican que la terapia génica de 3.a generación es significativamente más potente, incluso a dosis más bajas, que la terapia génica de 1.a generación de los presentes inventores. An important aspect in the translation of gene therapy to the clinic is the vector dose, which is relevant for manufacturing burden, costs, and safety. Based on the performance of mice treated with a full dose of the hASPA construct, e.g., 4X1011 genome copies (CG)/animal, 3-fold (1.33x10” CG) and 10-fold (4x1010 CG) lower 3rd generation gene therapy doses were tested to compare their therapeutic outcomes. Within the first 4 weeks of life, mice treated with 3- and 10-fold lower 3rd generation doses showed significantly better weight gain than mice treated with full and 3-fold lower 1st generation doses (FIG. 27 and FIG. 37). This was further demonstrated over the course of the entire study period for the 3-fold lower 3rd generation dose group, which paralleled the weights of WT animals. In contrast, mice treated with a 3-fold lower dose of 1st generation decreased starting at 16 weeks of age (FIG. 37). Again, mice in the study were subjected to MRI and ERM for in vivo assessment of the CNS, but at an earlier time point (p25). T2 sequences showed hyperintensities particularly in the thalamus, midbrain, cerebellum, and brainstem of untreated mice (FIG. 38A). This signal was reduced in a dose-dependent manner, with the 3-fold lower dose group showing the least hyperintense signal. As a control, WT and CD mice treated with full dose showed normalized T2 signals and were indistinguishable from each other (FIG. 38A). The MRI findings from the dose-reduction study were also reflected in the quantification of NAA by ERM (FIG. 38B). This was further supported by neuropathology analysis, showing a dose-dependent distribution of vacuoles with a similar pattern in 1st generation full-dose treated mice and 3rd generation 10-fold lower-dose treated mice (FIG. 38C and FIG. 39). Lastly, mice were subjected to accelerated rotating cylinder, balance beam, and inverted screen tests. At p27, 3rd generation 10-fold lower-dose treated mice performed as well as WT mice on the rotating cylinder and balance beam, but not as well on the inverted screen test (Fig. 38D). Over time, this low-dose treated group showed impaired motor function at p90. In contrast, at p27, a 3-fold lower dose could restore the motor functions of CD KO mice to the levels of WT mice, as measured by all three aforementioned tests. At p90, these mice continued to perform as well as WT mice on the accelerated rotating cylinder and balance beam, but not on the inverted screen (FIG. 38D). These data indicate that the 3rd generation gene therapy is significantly more potent, even at lower doses, than our 1st generation gene therapy.

El perfil de distribución del genoma del rAAV específico de la región del SNC coincide con la neuropatología regionalCNS region-specific rAAV genome distribution profile is consistent with regional neuropathology

Dado que se observó que la optimización del casete de expresión se correlaciona con una mayor expresión de la proteína hASPA (FIG. 26B), se analizaron 11 regiones del SNC para obtener más información sobre la patología específica de la región del SNC y la transducción del rAAV. No se detectaron diferencias significativas en el número de CG del vector por célula diploide entre los grupos de tratamiento de dosis completa de 1.a y 3.a generación, lo que indica que el aumento de la expresión de la proteína hASPA del casete de expresión optimizado, pero no la mejora del suministro del genoma del vector, fue responsable de la mejora terapéutica significativa de los ratones tratados con la 3.a generación (FIG. 26B y FIG. 40). Cuando se clasificó la distribución regional del genoma del vector, la corteza mostró el mayor número de CG de rAAV por célula y el cerebelo el menor (FIG. 40). En relación con la neuropatología, esto indica que ciertas regiones del cerebro tienen diferentes umbrales terapéuticos para lograr una mitigación completa (FIG. 33A-33D y FIG. 34). En particular, el cerebelo mostró una respuesta mínima al comparar la terapia génica de dosis completa de 1.a generación con la terapia génica de dosis 10 y 3 veces menor de 3.a generación (FIG. Since expression cassette optimization was found to correlate with increased hASPA protein expression (FIG. 26B), 11 CNS regions were analyzed to gain further insight into CNS region-specific pathology and rAAV transduction. No significant differences in the number of vector CGs per diploid cell were detected between the 1st and 3rd generation full-dose treatment groups, indicating that increased hASPA protein expression from the optimized expression cassette, but not improved vector genome delivery, was responsible for the significant therapeutic improvement of 3rd generation-treated mice (FIG. 26B and FIG. 40). When regional distribution of the vector genome was categorized, the cortex showed the highest number of rAAV CGs per cell and the cerebellum the lowest (FIG. 40). In relation to neuropathology, this indicates that certain brain regions have different therapeutic thresholds to achieve complete mitigation (FIG. 33A-33D and FIG. 34). In particular, the cerebellum showed minimal response when comparing 1st generation full dose gene therapy to 3rd generation 10- and 3-fold lower dose gene therapy (FIG.

39). Sin embargo, con el tratamiento de dosis completa de la 3.a generación, se logró un rescate completo con números de CG de rAAV más bajos que en cualquier otra región del SNC (FIG. 39 y FIG. 40). 39). However, with full-dose 3rd generation treatment, complete rescue was achieved with lower rAAV GC numbers than in any other CNS region (FIG. 39 and FIG. 40).

La neuroimagen de alto campo permite la monitorización no invasiva y la predicción de resultados terapéuticosHigh-field neuroimaging enables noninvasive monitoring and prediction of therapeutic outcomes

Un aspecto de la EC es la pérdida de estructuras de mielina en el SNC. La tinción de mielina con Luxol fast blue mostró vacuolas generalizadas y mielina reducida en ratones CD KO no tratados (FIG. 41). Por el contrario, las estructuras de mielina en ratones WT y ratones tratados con dosis completas de la 3.a generación eran indistinguibles (FIG. 41). Para evaluar si estos hallazgos pueden ser monitorizados en el ratón vivo, se aplicó DTI de alto campo para evaluar los haces de fibras de mielina en el cuerpo calloso (CC) y la cápsula externa (CE). La tractografía para obtener una evaluación global de la morfología de los haces de fibras mostró haces interhemisféricos sustancialmente alterados y acortados del CC en ratones no tratados, mientras que los ratones WT y los tratados con la 3.a generación eran indistinguibles (FIG. 42A). Para la evaluación cuantitativa, se compararon entre grupos los valores de anisotropía fraccional (AF) del CC y del CE derecho e izquierdo. Mientras que no hubo diferencias significativas entre los ratones WT y los tratados, los ratones no tratados difirieron significativamente, apoyando los datos de la tractografía e indicando el valor de la DTI para la evaluación no invasiva de la terapia génica del SNC (FIG. 42B). One aspect of CD is the loss of myelin structures in the CNS. Myelin staining with Luxol fast blue showed widespread vacuoles and reduced myelin in untreated CD KO mice (Fig. 41). In contrast, myelin structures in WT mice and mice treated with full doses of the 3rd generation were indistinguishable (Fig. 41). To assess whether these findings can be monitored in the living mouse, high-field DTI was applied to assess myelin fiber bundles in the corpus callosum (CC) and external capsule (EC). Tractography to obtain a global assessment of fiber bundle morphology showed substantially altered and shortened interhemispheric bundles of the CC in untreated mice, whereas WT and 3rd generation-treated mice were indistinguishable (Fig. 42A). For quantitative assessment, fractional anisotropy (FA) values of the right and left CC and CE were compared between groups. While there were no significant differences between WT and treated mice, untreated mice differed significantly, supporting the tractography data and indicating the value of DTI for noninvasive assessment of CNS gene therapy (FIG. 42B).

Se realizó una RM funcional en estado de reposo (RMf-ER) en grupos de ratones macho WT, no tratados y tratados para determinar si la expresión ubicua de ASPA cambia la conectividad funcional. Se analizó un total de 19 regiones cerebrales diferentes (FIG. 43). Basándose en el análisis de puntuación T, las regiones cerebrales más activas se observaron en ratones no tratados, con actividad decreciente en ratones WT y tratados, indicando que el cerebro deficiente en ASPA podría tener que comprometer más regiones cerebrales en la línea de base (FIG. 42C-42D). Por lo tanto, en algunas realizaciones, la expresión ubicua de ASPA en el cerebro facilita la comunicación entre las regiones cerebrales y, por lo tanto, involucra menos regiones cerebrales en la línea basal (FIG. 42C-42D). El análisis de correlación entre el número medio de regiones cerebrales activas y los resultados del cilindro giratorio acelerado reveló una correlación negativa entre la conectividad funcional global y la función motora del cilindro giratorio acelerado, lo que indica que la RMf-ER apoya la correlación entre el tratamiento y el rendimiento motor (R2 = 0,89; FIG. 42D-42F). Resting-state functional MRI (ER-fMRI) was performed on groups of WT, untreated, and treated male mice to determine whether ubiquitous ASPA expression changes functional connectivity. A total of 19 different brain regions were analyzed (FIG. 43). Based on T-score analysis, the most active brain regions were seen in untreated mice, with decreased activity in WT and treated mice, indicating that the ASPA-deficient brain may have to engage more brain regions at baseline (FIG. 42C-42D). Thus, in some embodiments, ubiquitous ASPA expression in the brain facilitates communication between brain regions and therefore engages fewer brain regions at baseline (FIG. 42C-42D). Correlation analysis between the mean number of active brain regions and the accelerated rotating cylinder results revealed a negative correlation between global functional connectivity and accelerated rotating cylinder motor function, indicating that ER-fMRI supports the correlation between treatment and motor performance (R2 = 0.89; FIG. 42D-42F).

Ejemplo 6: Los niveles de NAA se correlacionan con las intensidades de señal T2Example 6: NAA levels correlate with T2 signal intensities

Los ratones fueron tratados IV a la edad juvenil y monitorizados durante cuatro semanas mediante IRM/ERM. Los niveles cerebrales de NAA y las correspondientes secuencias de IRM en T2 indican que la señal hiperintensa disminuye cuando disminuyen los niveles de NAA en los ratones tratados a las 6 semanas de edad (FIG. 44). Esto indica que los correlatos neurorradiológicos de la patología pueden revertirse cuando se tratan después del inicio de la patología. Mice were treated IV at juvenile age and monitored for four weeks by MRI/MRA. Brain NAA levels and corresponding T2-weighted MRI sequences indicate that the hyperintense signal decreases when NAA levels decrease in mice treated at 6 weeks of age (FIG. 44). This indicates that neuroradiological correlates of pathology can be reversed when treated after the onset of pathology.

Ejemplo 7: Restauración de la mielina tras el tratamiento con terapia génica hASPAExample 7: Myelin restoration after treatment with hASPA gene therapy

Los ratones deficientes en ASPA de seis semanas de edad (juveniles) muestran una estructura de axones y mielina alterada (FIG. 45, izquierda). Cuatro semanas después del tratamiento, los ratones tratados muestran un patrón axónico y una mielinización indistinguibles de los ratones naturales, lo que indica la reversión de la neuropatología (FIG. 45, derecha). Six-week-old ASPA-deficient mice (juvenile) display altered axon and myelin structure (FIG. 45, left). Four weeks after treatment, treated mice display axonal patterning and myelination indistinguishable from wild-type mice, indicating reversal of neuropathology (FIG. 45, right).

Los ratones se trataron a las 6 semanas de edad y se sacrificaron a las 7 o 10 semanas para analizar la comisura anterior mediante microscopía electrónica. El cociente G describe la relación entre el diámetro interno y el externo del axón y es indicativo del grosor de la mielina y del axón. Cuanto menor es el valor, mayor es la presencia de mielina. Los datos indican que a las 7 semanas de edad los ratones no tratados (Nur7) tienen una relación g significativamente mayor que los ratones naturales; esto también se observa en los ratones una semana después del tratamiento (FIG. Mice were treated at 6 weeks of age and sacrificed at 7 or 10 weeks for analysis of the anterior commissure by electron microscopy. The G ratio describes the relationship between the inner and outer diameter of the axon and is indicative of the thickness of the myelin and the axon. The lower the value, the greater the presence of myelin. The data indicate that at 7 weeks of age untreated mice (Nur7) have a significantly higher g ratio than wild-type mice; this is also observed in mice one week after treatment (FIG.

54). Tras 4 semanas de tratamiento (10 semanas de edad), los ratones tratados muestran un cociente g significativamente menor que los ratones no tratados, lo que sugiere un aumento del grosor de la mielina, muy probablemente debido a la remielinización (FIG. 54). 54). After 4 weeks of treatment (10 weeks of age), treated mice show a significantly lower g ratio than untreated mice, suggesting an increase in myelin thickness, most likely due to remyelination (FIG. 54).

Ejemplo 8: Datos de la ventana terapéutica ampliadaExample 8: Extended therapeutic window data

Las FIG.46 y 47 muestran datos relativos a la ventana terapéutica ampliada para el tratamiento de un modelo de ratón de EC en machos (FIG. 46) y hembras (FIG. 47). Se observó un mejor rendimiento en el cilindro giratorio en ratones Nur7 tratados en comparación con ratones Nur7 no tratados a las 52 semanas de edad, lo que indica que la terapia génica ASPA es capaz de revertir la patología de la EC. FIG. 46 and 47 show data relating to the expanded therapeutic window for treatment of a mouse model of CD in males (FIG. 46) and females (FIG. 47). Improved roller performance was observed in treated Nur7 mice compared to untreated Nur7 mice at 52 weeks of age, indicating that ASPA gene therapy is capable of reversing CD pathology.

La FIG. 48 muestra que la memoria de trabajo/espacial se restaura tras el tratamiento con la construcción de terapia génica hASPA de 3.a generación en ratones Nur7. FIG. 48 shows that working/spatial memory is restored following treatment with the 3rd generation hASPA gene therapy construct in Nur7 mice.

Ejemplo 9: Datos del análisis de la marchaExample 9: Gait analysis data

Se realizaron las pruebas CatWalk con el sistema CatWalk XT de Noldus, en una habitación oscura. Se colocó a los ratones dentro del sistema CatWalk y se les permitió caminar libremente hacia el otro extremo del túnel CatWalk. El ordenador conectado registra las huellas de las patas y el tiempo asociado de contacto con el suelo iluminado, que luego se usan para los diversos cálculos que generan los datos presentados. Los ratones deben realizar al menos 5 recorridos completos dentro del CatWalk y, entre cada recorrido, los ratones pueden darse la vuelta para el siguiente recorrido. CatWalk testing was performed using the Noldus CatWalk XT system in a darkened room. Mice were placed inside the CatWalk system and allowed to walk freely to the other end of the CatWalk tunnel. The attached computer records the paw prints and the associated contact time with the illuminated floor, which are then used for the various calculations that generate the data presented. Mice are required to complete at least 5 full paths within the CatWalk and between each path the mice are allowed to turn around for the next path.

Los datos del análisis de la marcha indican un beneficio terapéutico para los ratones tratados con terapia génica ASPA a los 6 meses y antes (FIG. 49). Además, el análisis de la marcha revela que los ratones tratados a la edad adulta madura (p168) siguen beneficiándose del tratamiento de terapia génica (FIG. 50). Gait analysis data indicate a therapeutic benefit for mice treated with ASPA gene therapy at 6 months and earlier (FIG. 49). Furthermore, gait analysis reveals that mice treated at mature adulthood (p168) continue to benefit from gene therapy treatment (FIG. 50).

Ejemplo 10: Datos metabolómicos adicionalesExample 10: Additional metabolomic data

Este ejemplo describe el análisis en tiempo real del aumento de la actividad metabólica y el consumo de oxígeno de células deficientes en ASPA (HEK). Los datos se generaron en un sistema Seahorse XF24 (Agilent) utilizando unas 50.000 células/pocillo. Cada muestra se ejecutó por triplicado o cuádruple. Para el análisis metabólico se realizaron el XF Mito Fuel Flex Test (Agilent) o el XF Cell Mito Stress Test (Agilent). This example describes the real-time analysis of increased metabolic activity and oxygen consumption of ASPA-deficient (HEK) cells. Data were generated on a Seahorse XF24 system (Agilent) using approximately 50,000 cells/well. Each sample was run in triplicate or quadruple. For metabolic analysis, the XF Mito Fuel Flex Test (Agilent) or the XF Cell Mito Stress Test (Agilent) were performed.

La prueba de estrés mitocondrial se realizó en células HEK WT con deficiencia de ASPA generada por CRISPR. Los datos indican que la actividad metabólica global está aumentada en las células deficientes en ASPA (FIG. 51 y 52). Se observó un aumento de la respiración basal, lo que indica un aumento del consumo de oxígeno (véase la Tabla 3). Mitochondrial stress testing was performed on CRISPR-generated ASPA-deficient HEK WT cells. The data indicate that overall metabolic activity is increased in ASPA-deficient cells (FIG. 51 and 52). An increase in basal respiration was observed, indicating increased oxygen consumption (see Table 3).

Tabla 3 Table 3

Además, se observó que las células deficientes en ASPA producen más ATP. Por ejemplo, la FIG. 52 muestra datos de la prueba de estrés mitocondrial comparando células HEK deficientes en ASPA y naturales y oligodendrocitos humanos. Los datos indican que las células naturales de oligodendrocitos tienen un perfil de producción de energía porcentual similar al de las células HEK naturales. Por ejemplo, las células HEK deficientes en ASPA tienen un porcentaje reducido de "capacidad de reserva" o un porcentaje aumentado de "fuga de protones". Por el contrario, las células HEK naturales y los oligodendrocitos muestran un patrón mucho más similar. Curiosamente, las células deficientes en ASPA presentan un aumento de la respiración no mitocondrial, lo que indica que el metabolismo procesado fuera de las mitocondrias también está aumentado. Todos los datos mostrados son estadísticamente significativos con al menos n=3 réplicas biológicas. In addition, ASPA-deficient cells were observed to produce more ATP. For example, FIG. 52 shows mitochondrial stress test data comparing ASPA-deficient and wild-type HEK cells and human oligodendrocytes. The data indicate that wild-type oligodendrocyte cells have a similar percentage energy production profile as wild-type HEK cells. For example, ASPA-deficient HEK cells have a reduced percentage of "spare capacity" or an increased percentage of "proton leak." In contrast, wild-type HEK cells and oligodendrocytes show a much more similar pattern. Interestingly, ASPA-deficient cells exhibit increased non-mitochondrial respiration, indicating that metabolism processed outside of mitochondria is also increased. All data shown are statistically significant with at least n=3 biological replicates.

También se realizó una prueba Mito flex. La FIG. 53 muestra datos que indican que las células deficientes en ASPA usan más ácidos grasos y glutamina para la producción de energía. La FIG. 53 también muestra datos relativos a la dependencia, flexibilidad y capacidad de las células naturales o deficientes en ASPA para usar glucosa (GLC), glutamina (GLN) o ácidos grasos (AG) para la producción de energía. Los datos indican que las células deficientes en ASPA dependen menos de la glucosa para la producción de energía que las células no deficientes en ASPA. Por el contrario, las células deficientes en ASPA dependen más de la oxidación de ácidos grasos para generar energía. Curiosamente, la flexibilidad para usar glucosa o AG es mayor en las células deficientes en ASPA. Sin embargo, la capacidad de usar glucosa se reduce en las células deficientes en ASPA en general. Por último, las células deficientes en ASPA dependen de la glutamina para generar energía. A Mito flex test was also performed. FIG. 53 shows data indicating that ASPA-deficient cells use more fatty acids and glutamine for energy production. FIG. 53 also shows data pertaining to the dependence, flexibility, and ability of wild-type or ASPA-deficient cells to use glucose (GLC), glutamine (GLN), or fatty acids (FA) for energy production. The data indicate that ASPA-deficient cells are less dependent on glucose for energy production than non-ASPA-deficient cells. In contrast, ASPA-deficient cells are more dependent on fatty acid oxidation to generate energy. Interestingly, the flexibility to use glucose or FA is greater in ASPA-deficient cells. However, the ability to use glucose is reduced in ASPA-deficient cells overall. Lastly, ASPA-deficient cells are dependent on glutamine to generate energy.

En general, estos datos son consonantes con los datos del metaboloma del cerebro de ratón (descritos en el Ejemplo 1 y en las FIG. 55 y 56), donde los cerebros deficientes en ASPA dependen de la oxidación de AG para generar energía, pero no utilizan glucosa en la medida de los cerebros naturales, y que la glutamina es una fuente importante de energía para el cerebro deficiente en ASPA (por ejemplo, la glutamina se reduce en el cerebro deficiente en ASPA). Overall, these data are consistent with mouse brain metabolome data (described in Example 1 and FIGS. 55 and 56), where ASPA-deficient brains rely on FA oxidation for energy but do not utilize glucose to the extent of wild-type brains, and that glutamine is a major energy source for the ASPA-deficient brain (e.g., glutamine is reduced in the ASPA-deficient brain).

SECUENCIASSEQUENCES

> SEQ ID NO: 1- ADNc de aspartoacilasa humana (hASPA) optimizado en codones (secuencia de Kozak completa subrayada) > SEQ ID NO: 1- Codon-optimized human aspartoacylase (hASPA) cDNA (full Kozak sequence underlined)

GCCACCATGACAAGCTGCCACATCGCCGAGGAGCACATCCAGAAAGTCGCCATTTT TGGGGGAACTCACGGTAACGAACTCACAGGGGTCTTCCTGGTGAAGCACTGGCTCG AGAACGGCGCAGAAATCCAGAGAACCGGACTGGAGGTGAAACCCTTCATTACAAA TCCTCGGGCCGTCAAGAAATGCACTCGCTACATCGACTGTGATCTGAACCGGATTTT TGATCTGGAAAATCTCGGCAAGAAAATGTCCGAGGACCTGCCATACGAAGTGAGGA GAGCTCAGGAGATCAACCACCTCTTCGGACCCAAGGACAGCGAAGATTCCTATGAC ATCATTTTTGATCTGCATAACACCACATCAAATATGGGGTGCACCCTGATCCTCGAG GACAGCCGCAACAATTTCCTGATCCAGATGTTTCACTATATTAAGACAAGTCTGGCA CCACTCCCCTGTTACGTGTATCTGATTGAGCATCCCTCTCTCAAGTACGCTACTACCC GAAGTATCGCAAAATATCCTGTGGGGATTGAAGTCGGTCCTCAGCCACAGGGAGTC CTGCGAGCCGATATCCTCGACCAGATGAGGAAGATGATCAAACATGCTCTGGATTT CATTCACCACTTCAACGAGGGCAAGGAGTTCCCCCCTTGCGCCATCGAGGTGTACA AGATCATTGAAAAAGTCGATTATCCTCGGGACGAGAACGGCGAAATTGCCGCTATC ATTCACCCAAATCTGCAGGACCAGGATTGGAAGCCCCTCCATCCTGGGGATCCAAT GTTCCTGACACTCGACGGTAAAACTATCCCACTGGGCGGAGACTGTACCGTGTACC CCGTGTTTGTC AATGAGGCAGCCT ACT ATGAGAAGAAAGAAGCTTTCGCC AAAACA ACAAAACTCACTCTCAATGCTAAATCTATTCGGTGCTGCCTCCACTGAGCCACCATGACAAGCTGCCACATCGCCGAGGAGCACATCCAGAAAGTCGCCATTTT TGGGGGAACTCACGGTAACGAACTCACAGGGGTCTTCCTGGTGAAGCACTGGCTCG AGAACGGCGCAGAAATCCAGAGAACCGGACTGGAGGTGAAACCCTTCATTACAAA TCCTCGGGCCGTCAAGAAATGCACTCGCTACATCGACTGTGATCTGAACCGGATTTT TGATCTGGAAAATCTCGGCAAGAAAAT GTCCGAGGACCTGCCATACGAAGTGAGGA GAGCTCAGGAGATCAACCACCTCTTCGGACCCAAGGACAGCGAAGATTCCTATGAC ATCATTTTTGATCTGCATAACACCACATCAAATATGGGGTGCACCCTGATCCTCGAG GACAGCCGCAACAATTTCCTGATCCAGATGTTTCACTATATTAAGACAAGTCTGGCA CCACTCCCCTGTTACGTGTATCTGATTGAGCATCCCTCTCTCAAGTACGCTACTACCC GAAGTATCGCAAAATATCCTGTGGGGATTGAAGTCGGTCCTCAGCCACAGGGAGTC CTGCGAGCCGATATCCTCGACCAGATGAGGAAGATGATCAAACATGCTCTGGATTT CATTCACCACTTCAACGAGGGCAAGGAGTTCCCCCTTGCGCCATCGAGGTGTACA AGATCATTGAAAAAGTCGATTATCCTC GGGACGAGAACGGCGAAATTGCCGCTATC ATTCACCCAAATCTGCAGGACCAGGATTGGAAGCCCCTCCATCCTGGGGATCCAAT GTTCCTGACACTCGACGGTAAAACTATCCCACTGGGCGGAGACTGTACCGTGTACC CCGTGTTTGTC AATGAGGCAGCCT ACT ATGAGAAGAAAGAAGCTTTCGCC AAAACA ACAAAACTCACTCTCAATGCTAAATCTATTCGGTGCTGCCTCCACTGA

> SEQ ID NO: 2- Aspartoacilasa humana optimizada en codones (hASPA)MTSCHIAEEHIQKVAIFGGTHGNELTGVFLVKHWLENGAEIQRTGLEVKPFITNPRAVK KCTRYIDCDLNRIFDLENLGKKMSEDLPYEVRRAQEINHLFGPKDSEDSYDIIFDLHNTT SNMGCTLILEDSRNNFLIQMFHYIKTSLAPLPCYVYLIEHPSLKYATTRSIAKYPVGIEVG PQPQGVLRADILDQMRKMIKHALDFIHHFNEGKEFPPCAIEVYKIIEKVDYPRDENGEIA AIIHPNLQDQDWKPLHPGDPMFLTLDGKTIPLGGDCTVYPVFVNEAAYYEKKEAFAKT TKLTLNAKSIRCCLH> SEQ ID NO: 2- Human codon-optimized aspartoacylase (hASPA)MTSCHIAEEHIQKVAIFGGTHGNELTGVFLVKHWLENGAEIQRTGLEVKPFITNPRAVK KCTRYIDCDLNRIFDLENLGKKMSEDLPYEVRRAQEINHLFGPKDSEDSYDIIFDLHNTT SNMGCTLILEDSRNNFLIQMFHYIKTSLAPLPCYVYLIE HPSLKYATTRSIAKYPVGIEVG PQPQGVLRADILDQMRKMIKHALDFIHHFNEGKEFPPCAIEVYKIIEKVDYPRDENGEIA AIIHPNLQDQDWKPLHPGDPMFLTLDGKTIPLGGDCTVYPVFVNEAAYYEKKEAFAKT TKLTLNAKSIRCCLH

>SEQ ID NO:3- ADNc de NAT8L humano optimizado en codones (secuencia de Kozak completa subrayada) GCCACCATGCACTGCGGGCCACCTGATATGGTCTGTGAAACTAAGATTGTCGCTGCC GAGGATCACGAGGCTCTGCCTGGAGCTAAAAAAGATGCTCTGCTGGCCGCCGCCGGCGCCATGTGGCCCCCTCTGCCAGCAGCACCAGGACCAGCAGCAGCACCACCCGCCC CTCCACCCGCCCCTGTGGCCCAGCCACACGGCGGCGCCGGCGGCGCCGGCCCTCCA GGCGGCCGGGGCGTGTGCATCCGGGAGTTCAGAGCAGCAGAGCAGGAGGCAGCAA GGAGAATCTTTTATGACGGCATCATGGAGCGGATCCCCAACACCGCCTTCAGGGGA CTGAGGCAGC ACCCT AGAGCAC AGCTGCTGT ACGC ACTGCTGGCCGCCCTGTGCTTT GCCGTGAGCAGGTCCCTGCTGCTGACCTGTCTGGTGCCCGCCGCCCTGCTGGGACTG AGGTACTATTACAGCCGGAAAGTGATCAGAGCCTATCTGGAGTGCGCCCTGCACAC AGACATGGCCGATATCGAGCAGTATTACATGAAGCCCCCTGGCTCCTGTTTCTGGGT GGCCGTGCTGGACGGAAACGTGGTGGGAATCGTGGCAGCAAGGGCACACGAGGAG GACAATACCGTGGAGCTGCTGCGCATGTCTGTGGATAGCAGGTTCCGCGGCAAGGG AATCGCAAAGGCCCTGGGAAGGAAGGTGCTGGAGTTTGCCGTGGTGCACAATTACT CTGCCGTGGTGCTGGGCACCACAGCAGTGAAGGTGGCAGCCCACAAGCTGTATGAG TCCCTGGGCTTTAGGCACATGGGCGCCTCTGATCACTACGTGCTGCCTGGCATGACA CTGTCCCTGGCCGAGAGACTGTTCTTCCAGGTCCGCTACCATAGATATAGACTGCAG CTGAGGGAGGAGTGA>SEQ ID NO:3- Codon-optimized human NAT8L cDNA (full Kozak sequence underlined) GCCACCATGCACTGCGGGCCACCTGATATGGTCTGTGAAACTAAGATTGTCGCTGCC GAGGATCACGAGGCTCTGCCTGGAGCTAAAAAAGATGCTCTGCTGGCCGCCGCCGGCGCCATGTGGCCCCCTCTGCCAGCAGCACCAGGACCAGCAGCAGCACCACCCGCCC CTCCACCCGCCCCTGTGGCCCAGCCACACGGCGGCGCCGGCGGCGCCGGCCCTCCA GGCGGCCGGGGCGTGTGCATCCGGGAGTTCAGAGCAGCAGAGCAGGAGGCAGCAA GGAGAATCTTTTATGACGGCATCATGGAGCGGATCCCCAACACCGCCTTCAGGGGA CTGAGGCAGC ACCCT AGAGCAC AGCTGCTGT ACGC ACTGCTGGCCGCCCTGTGCTTT GCCGTGAGCAGGTCCCTGCTGCTGACCTGTCTGGTGCCCGCCGCCCTGCTGGGACTG AGGTACTATTACAGCCGGAAAGTGATCAGAGCCTATCTGGAGTGCGCCCTGCACAC AGACATGGCCGATATCGAGCAGTATTACATGAAGCCCTGGCTCCTGTTTCTGGGT GGCCGTGCTGGACGGAAACGTGGTGGGAATCGTGGCAGCAAGGGCACACGAGGAG GACAATACCGTGGAGCTGCTGCGCAT GTCTGTGGATAGCAGGTTCCGCGGCAAGGG AATCGCAAAGGCCCTGGGAAGGAAGGTGCTGGAGTTTGCCGTGGTGCACAATTACT CTGCCGTGGTGCTGGGCACCACAGCAGTGAAGGTGGCAGCCCACAAGCTGTATGAG TCCCTGGGCTTTAGGCACATGGGCGCCTCTGATCACTACGTGCTGCCTGGCATGACA CTGTCCCTGGCCGAGAGACTGTTCTTCCAGGTCCGCTACCATAGATATAGACTGCAG CTGAGGGAGGAGTGA

> SEQ ID NO:4- NAT8L humano optimizado en codonesMHCGPPDMVCETKIVAAEDHEALPGAKKDALLAAAGAMWPPLPAAPGPAAAPPAPPP APVAQPHGGAGGAGPPGGRGVCIREFRAAEQEAARRIFYDGIMERIPNTAFRGLRQHPR AQLLY ALLAALCFAVSRSLLLTCLVPAALLGLRYYYSRKVIRA YLEC ALHTDMADIEQY YMKPPGSCFWVAVLDGNVVGIVAARAHEEDNTVELLRMSVDSRFRGKGIAKALGRKV LEFA V VHN Y S A V VLGTT A VKV A AHKLYES LGFRHMG AS DH Y VLPGMTLS LAERLFF Q VRYHRYRLQLREE> SEQ ID NO:4- Codon-optimized human NAT8LMHCGPPDMVCETKIVAAEDHEALPGAKKDALLAAAGAMWPPLPAAPGPAAAPPAPPP APVAQPHGGAGGAGPPGGRGVCIREFRAAEQEAARRIFYDGIMERIPNTAFRGLRQHPR AQLLY ALLAALFAVSRSLLLTCLVPAALLGLRYYYSRKVIRA YLEC ALHTDMADIEQY YMKPPGSCFWVAV LDGNVVGIVAARAHEEDNTVELLRMSVDSRFRGKGIAKALGRKV LEFA V VHN Y S A V VLGTT A VKV A AHKLYES LGFRHMG AS DH Y VLPGMTLS LAERLFF Q VRYHRYRLQLREE

Claims (8)

REIVINDICACIONES 1. Un virus adenoasociado recombinante (rAAV) para su uso en un método de tratamiento de la enfermedad de Canavan, en donde el rAAV comprende:1. A recombinant adeno-associated virus (rAAV) for use in a method of treating Canavan disease, wherein the rAAV comprises: (a) una proteína de la cápside; y(a) a capsid protein; and (b) un ácido nucleico que comprende un promotor unido operativamente a un transgén, en donde el transgén codifica la aspartoacilasa (ASPA), y en donde el transgén comprende SEQ ID NO:1.(b) a nucleic acid comprising a promoter operably linked to a transgene, wherein the transgene encodes aspartoacylase (ASPA), and wherein the transgene comprises SEQ ID NO:1. 2. El rAAV para uso según la reivindicación 1, en donde el rAAV se administra mediante inyección, en donde la administración da lugar a la expresión del gen en tejido periférico, o en donde la administración da lugar a la expresión del gen en tejido del SNC.2. The rAAV for use according to claim 1, wherein the rAAV is administered by injection, wherein the administration results in expression of the gene in peripheral tissue, or wherein the administration results in expression of the gene in CNS tissue. 3. El rAAV para uso según la reivindicación 2, en donde la inyección se selecciona del grupo que consiste en inyección intravenosa, inyección intravascular e inyección intraventricular.3. The rAAV for use according to claim 2, wherein the injection is selected from the group consisting of intravenous injection, intravascular injection and intraventricular injection. 4. El rAAV para uso según la reivindicación 1 o 2, en donde el rAAV se administra por vía intratecal o intracerebral.4. The rAAV for use according to claim 1 or 2, wherein the rAAV is administered intrathecally or intracerebrally. 5. El rAAV para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el promotor es un promotor específico de astrocitos, opcionalmente el promotor de la proteína ácida fibrilar glial (GFAP).5. The rAAV for use according to any one of claims 1 to 4, wherein the promoter is an astrocyte-specific promoter, optionally the glial fibrillary acidic protein (GFAP) promoter. 6. El rAAV para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el promotor es un promotor de pactina de pollo mejorado.6. The rAAV for use according to any one of claims 1 to 4, wherein the promoter is an improved chicken pactin promoter. 7. El rAAV para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el transgén codifica ASPA que comprende SEQ ID NO:2.7. The rAAV for use according to any one of claims 1 to 6, wherein the transgene encodes ASPA comprising SEQ ID NO:2. 8. El rAAV para uso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la proteína de la cápside tiene el serotipo AAV9.8. The rAAV for use according to any one of claims 1 to 7, wherein the capsid protein has the AAV9 serotype.
ES16858331T 2015-10-22 2016-10-21 Aspartoacylase gene therapy in the treatment of Canavan disease Active ES2978086T3 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562245213P 2015-10-22 2015-10-22
US201662322101P 2016-04-13 2016-04-13
US201662323558P 2016-04-15 2016-04-15
PCT/US2016/058197 WO2017070525A1 (en) 2015-10-22 2016-10-21 Methods and compositions for treating metabolic imbalance in neurodegenerative disease

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2978086T3 true ES2978086T3 (en) 2024-09-05

Family

ID=58557895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16858331T Active ES2978086T3 (en) 2015-10-22 2016-10-21 Aspartoacylase gene therapy in the treatment of Canavan disease

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11253576B2 (en)
EP (1) EP3364997B1 (en)
DK (1) DK3364997T5 (en)
ES (1) ES2978086T3 (en)
WO (1) WO2017070525A1 (en)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015191508A1 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Voyager Therapeutics, Inc. Chimeric capsids
RU2716991C2 (en) 2014-11-05 2020-03-17 Вояджер Терапьютикс, Инк. Aadc polynucleotides for treating parkinson's disease
RU2716422C2 (en) 2014-11-14 2020-03-11 Вояджер Терапьютикс, Инк. Compositions and methods of treating amyotrophic lateral sclerosis (als)
CN112410339A (en) 2014-11-14 2021-02-26 沃雅戈治疗公司 regulatory polynucleotide
HK1245326A1 (en) 2014-12-12 2018-08-24 Voyager Therapeutics, Inc. Compositions and methods for the production of scaav
DK3364997T5 (en) 2015-10-22 2024-09-30 Univ Massachusetts ASPARTOACYLASE GENE THERAPY FOR THE TREATMENT OF CANAVAN'S DISEASE
US11413356B2 (en) 2016-04-15 2022-08-16 University Of Massachusetts Methods and compositions for treating metabolic imbalance
WO2017189964A2 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Voyager Therapeutics, Inc. Compositions for the treatment of disease
WO2017189959A1 (en) 2016-04-29 2017-11-02 Voyager Therapeutics, Inc. Compositions for the treatment of disease
CA3252099A1 (en) 2016-05-18 2025-06-05 Voyager Therapeutics, Inc. Modulatory polynucleotides
CN109831916B (en) 2016-05-18 2023-07-21 沃雅戈治疗公司 Compositions and methods for treating Huntington's disease
EP3506817A4 (en) 2016-08-30 2020-07-22 The Regents of The University of California METHOD FOR BIOMEDICAL TARGETING AND RELEASE, AND DEVICES AND SYSTEMS FOR IMPLEMENTING THEM
JP2020518259A (en) 2017-05-05 2020-06-25 ボイジャー セラピューティクス インコーポレイテッドVoyager Therapeutics,Inc. Huntington's disease treatment compositions and methods
JP2020518258A (en) 2017-05-05 2020-06-25 ボイジャー セラピューティクス インコーポレイテッドVoyager Therapeutics,Inc. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) treatment composition and method
JOP20190269A1 (en) 2017-06-15 2019-11-20 Voyager Therapeutics Inc Aadc polynucleotides for the treatment of parkinson's disease
WO2019018342A1 (en) 2017-07-17 2019-01-24 Voyager Therapeutics, Inc. Trajectory array guide system
KR102850887B1 (en) 2017-08-03 2025-08-28 보이저 테라퓨틱스, 인크. Compositions and methods for delivering AAV
MX2020003042A (en) 2017-09-29 2020-11-18 Voyager Therapeutics Inc Rescue of central and peripheral neurological phenotype of friedreich's ataxia by intravenous delivery.
CN119242711A (en) 2017-10-16 2025-01-03 沃雅戈治疗公司 Treatment of Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS)
US20200237799A1 (en) 2017-10-16 2020-07-30 Voyager Therapeutics, Inc. Treatment of amyotrophic lateral sclerosis (als)
BR112020023082A2 (en) 2018-05-15 2021-02-09 Voyager Therapeutics, Inc. compositions and methods for the treatment of parkinson's disease
CA3114621A1 (en) 2018-09-28 2020-04-02 Voyager Therapeutics, Inc. Frataxin expression constructs having engineered promoters and methods of use thereof
CN110111325A (en) * 2019-05-14 2019-08-09 深圳大学 Neuroimaging classification method, terminal and computer readable storage medium
CN115461066A (en) * 2020-04-28 2022-12-09 美国辉瑞有限公司 Modified nucleic acids and vectors encoding aspartate acylase (ASPA) for gene therapy
CA3235145A1 (en) 2021-10-12 2023-04-20 Bridgebio Gene Therapy Llc Methods and compositions for treating leukodystrophies
WO2023205600A2 (en) * 2022-04-18 2023-10-26 University Of Massachusetts Use of endogenous aspartoacylase promoter elements for tissue-restricted expression of gene therapies

Family Cites Families (120)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5399363A (en) 1991-01-25 1995-03-21 Eastman Kodak Company Surface modified anticancer nanoparticles
US5478745A (en) 1992-12-04 1995-12-26 University Of Pittsburgh Recombinant viral vector system
US5543158A (en) 1993-07-23 1996-08-06 Massachusetts Institute Of Technology Biodegradable injectable nanoparticles
US6204059B1 (en) 1994-06-30 2001-03-20 University Of Pittsburgh AAV capsid vehicles for molecular transfer
US5856152A (en) 1994-10-28 1999-01-05 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Hybrid adenovirus-AAV vector and methods of use therefor
IE80468B1 (en) 1995-04-04 1998-07-29 Elan Corp Plc Controlled release biodegradable nanoparticles containing insulin
US6001650A (en) 1995-08-03 1999-12-14 Avigen, Inc. High-efficiency wild-type-free AAV helper functions
EP0931158A1 (en) 1996-09-06 1999-07-28 The Trustees Of The University Of Pennsylvania An inducible method for production of recombinant adeno-associated viruses utilizing t7 polymerase
US6177403B1 (en) 1996-10-21 2001-01-23 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Compositions, methods, and apparatus for delivery of a macromolecular assembly to an extravascular tissue of an animal
US6544523B1 (en) 1996-11-13 2003-04-08 Chiron Corporation Mutant forms of Fas ligand and uses thereof
US6156303A (en) 1997-06-11 2000-12-05 University Of Washington Adeno-associated virus (AAV) isolates and AAV vectors derived therefrom
US6251677B1 (en) 1997-08-25 2001-06-26 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Hybrid adenovirus-AAV virus and methods of use thereof
US6346415B1 (en) 1997-10-21 2002-02-12 Targeted Genetics Corporation Transcriptionally-activated AAV inverted terminal repeats (ITRS) for use with recombinant AAV vectors
US6953690B1 (en) 1998-03-20 2005-10-11 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Compositions and methods for helper-free production of recombinant adeno-associated viruses
ES2313784T3 (en) 1998-05-28 2009-03-01 The Government Of The Usa, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services VECTOR AAV5 AND USES OF THE SAME.
US6620800B1 (en) * 1998-06-29 2003-09-16 Vanderbilt University Methods and compositions to assess oxidative brain injury
US20030110526A1 (en) 1998-08-25 2003-06-12 Robert H. Brown Dysferlin mutations
JP4693244B2 (en) 1999-03-18 2011-06-01 ザ・トラステイーズ・オブ・ザ・ユニバーシテイ・オブ・ペンシルベニア Compositions and methods for helperless production of recombinant adeno-associated virus
US6498244B1 (en) 1999-05-28 2002-12-24 Cell Genesys, Inc. Adeno-associated virus capsid immunologic determinants
US6544786B1 (en) 1999-10-15 2003-04-08 University Of Pittsburgh Of The Commonwealth Of Higher Education Method and vector for producing and transferring trans-spliced peptides
US7638120B2 (en) 2000-03-14 2009-12-29 Thomas Jefferson University High transgene expression of a pseudotyped adeno-associated virus type
US7749492B2 (en) 2001-01-05 2010-07-06 Nationwide Children's Hospital, Inc. AAV vectors and methods
AU2002248297A1 (en) 2001-01-05 2002-07-16 Children's Hospital, Inc. Aav2 vectors and methods
US20050032219A1 (en) 2001-07-03 2005-02-10 Patrick Aubourg Methods of administering vectors to synaptically connected neurons
JP2004534543A (en) 2001-07-13 2004-11-18 ユニバーシテイ・オブ・アイオワ・リサーチ・フアウンデーシヨン Pseudotyped adeno-associated virus and uses thereof
NZ618298A (en) 2001-11-13 2015-04-24 Univ Pennsylvania A method of detecting and/or identifying adeno-associated virus (aav) sequences and isolating novel sequences identified thereby
PT2359869T (en) 2001-12-17 2019-04-16 Univ Pennsylvania Adeno-associated virus (aav) serotype 8 sequences, vectors containing same and uses therefor
DK2573170T3 (en) 2001-12-17 2018-04-09 Univ Pennsylvania Sequences of adeno-associated virus (AAV) serotype 9, vectors containing them, and their use
US20060292117A1 (en) 2002-04-17 2006-12-28 Loiler Scott A Improved rAAv vectors
WO2003089011A1 (en) 2002-04-19 2003-10-30 University Of Florida rAAV VECTOR-BASED COMPOSITIONS AND METHODS FOR THE PREVENTION AND TREATMENT OF MAMMALIAN DISEASES
US7235393B2 (en) 2002-04-29 2007-06-26 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Method for direct rescue and amplification of integrated viruses from cellular DNA of tissues
US20060093589A1 (en) 2004-02-19 2006-05-04 Warrington Kenneth H Vp2-modified raav vector compositions and uses therefor
US20080274989A1 (en) 2002-08-05 2008-11-06 University Of Iowa Research Foundation Rna Interference Suppression of Neurodegenerative Diseases and Methods of Use Thereof
US20050255086A1 (en) 2002-08-05 2005-11-17 Davidson Beverly L Nucleic acid silencing of Huntington's Disease gene
JP2006518372A (en) 2003-01-28 2006-08-10 セレクティス Use of meganuclease and its application to induce homologous recombination ex vivo and into vivo in vertebrate body tissues
US20040219528A1 (en) 2003-04-15 2004-11-04 Morris David W. Novel therapeutic targets in cancer
US7387896B2 (en) 2003-03-26 2008-06-17 The Regents Of The University Of Michigan MicroRNA vectors
WO2004108922A2 (en) 2003-04-25 2004-12-16 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Use of aav comprising a capsid protein from aav7 or aav8 for the delivery of genes encoding apoprotein a or e genes to the liver
US20060228800A1 (en) 2003-05-15 2006-10-12 Shi-Lung Lin Novel Transgenic Methods Using intronic RNA
EP2292780B1 (en) 2003-09-30 2017-08-23 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Adeno-associated virus (AAV) clades, sequences, vectors containing same, and uses thereof
CA2558771C (en) 2004-03-05 2013-01-08 Benitec, Inc. Multiple promoter expression cassettes for simultaneous delivery of rnai agents
US7498316B2 (en) 2004-04-06 2009-03-03 University Of Massachusetts Methods and compositions for treating gain-of-function disorders using RNA interference
WO2005116224A2 (en) 2004-05-18 2005-12-08 Children's Memorial Hospital Tetracycline-regulated adeno-associated viral (aav) vectors for gene delivery to the nervous system
US7427396B2 (en) 2004-06-03 2008-09-23 Genzyme Corporation AAV vectors for gene delivery to the lung
EP1828390B1 (en) 2004-12-15 2012-06-13 The University Of North Carolina At Chapel Hill Chimeric vectors
EP1877556B1 (en) 2005-03-25 2011-09-14 Medtronic, Inc. Use of anti-tnf or anti-il1 rnai to suppress pro- inflammatory cytokine actions locally to treat pain
EP2359865B1 (en) 2005-04-07 2013-10-02 The Trustees of The University of Pennsylvania Method of increasing the function of an AAV vector
WO2006119432A2 (en) 2005-04-29 2006-11-09 The Government Of The U.S.A., As Rep. By The Sec., Dept. Of Health & Human Services Isolation, cloning and characterization of new adeno-associated virus (aav) serotypes
ES2508893T3 (en) 2006-01-05 2014-10-16 The Ohio State University Research Foundation MicroRNA based methods for the diagnosis of stomach cancers
EP1979485A2 (en) 2006-01-31 2008-10-15 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Self-complementary parvoviral vectors, and methods for making and using the same
EP2007795B1 (en) 2006-03-30 2016-11-16 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Aav capsid proteins
US20090075284A1 (en) 2006-09-19 2009-03-19 The Regents Of The University Of Michigan Metabolomic profiling of prostate cancer
DK2548438T3 (en) 2006-11-08 2015-10-19 Veritas Bio LLC IN VIVO SUBMITTING DOUBLE-STRENGTH RNA TO A CELL
EP3492596A1 (en) 2007-04-09 2019-06-05 University of Florida Research Foundation, Inc. Raav vector compositions having tyrosine-modified capsid proteins and methods for use
WO2008125846A2 (en) 2007-04-12 2008-10-23 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Genetic suppression and replacement
CA2691617C (en) 2007-05-31 2020-07-21 University Of Iowa Research Foundation Reduction of off-target rna interference toxicity
EP2058401A1 (en) 2007-10-05 2009-05-13 Genethon Widespread gene delivery to motor neurons using peripheral injection of AAV vectors
US9090894B2 (en) 2007-12-17 2015-07-28 California Institute Of Technology Modulating immune system development and function through microRNA MIR-146
US20090215879A1 (en) 2008-02-26 2009-08-27 University Of North Carolina At Chapel Hill Methods and compositions for adeno-associated virus (aav) with hi loop mutations
WO2009146178A1 (en) 2008-04-15 2009-12-03 President And Fellows Of Harvard College Angiogenin and amyotrophic lateral sclerosis
US9217155B2 (en) 2008-05-28 2015-12-22 University Of Massachusetts Isolation of novel AAV'S and uses thereof
EP2297322A1 (en) 2008-06-04 2011-03-23 The Board of Regents of The University of Texas System Modulation of gene expression through endogenous small rna targeting of gene promoters
EP2297185A1 (en) 2008-06-17 2011-03-23 Amsterdam Molecular Therapeutics (AMT) B.V. Parvoviral capsid with incorporated gly-ala repeat region
EP2310507A4 (en) 2008-07-08 2013-03-20 David Gladstone Inst METHODS AND COMPOSITIONS FOR MODULATING ANGIOGENESIS
EP2329275A2 (en) 2008-09-04 2011-06-08 Galenea Corporation Synaptic vesicle cycling assays and systems
WO2010071454A1 (en) 2008-12-17 2010-06-24 Auckland Uniservices Limited Adeno-associated viral vectors and uses thereof
WO2010071832A1 (en) 2008-12-19 2010-06-24 Nationwide Children's Hospital Delivery of polynucleotides across the blood brain barrier using recombinant aav9
ES2675553T3 (en) 2009-01-13 2018-07-11 StemBios Technologies, Inc. Non-embryonic stem cells and their uses
US20110305772A1 (en) 2009-02-26 2011-12-15 The Johns Hopkins University Compositions and methods for ex vivo hepatic nucleic acid delivery
DK3421603T3 (en) 2009-05-02 2022-01-10 Genzyme Corp GENERAPY FOR NEURODEGENERATIVE DISORDERS
WO2010138263A2 (en) 2009-05-28 2010-12-02 University Of Massachusetts Novel aav 's and uses thereof
EP2261242A1 (en) 2009-06-10 2010-12-15 Universite Catholique De Louvain Aspartate-N-acetyltransferase enzyme, diagnostic method and therapeutic method
US20120270930A1 (en) 2009-10-29 2012-10-25 Academisch Ziekenhuis Leiden H.O.D.N. Lumc Methods and compositions for dysferlin exon-skipping
KR20120089743A (en) 2009-11-09 2012-08-13 제네포드 테라퓨틱스 에이비 Novel viral vector construct for neuron specific optimized continuous dopa synthesis in vivo
WO2011062298A1 (en) 2009-11-19 2011-05-26 国立大学法人岡山大学 System for increasing gene expression, and vector supporting said system
EP2524037B1 (en) 2010-01-12 2018-05-16 The University Of North Carolina At Chapel Hill Restrictive inverted terminal repeats for viral vectors
MX340102B (en) 2010-01-28 2016-06-24 The Children's Hospital Of Philadelphia * A scalable manufacturing platform for viral vector purification and viral vectors so purified for use in gene therapy.
WO2011109380A1 (en) 2010-03-01 2011-09-09 The Children's Hospital Of Philadelphia Nucleic acids for targeting multiple regions of the hcv genome
US9102949B2 (en) * 2010-04-23 2015-08-11 University Of Massachusetts CNS targeting AAV vectors and methods of use thereof
EP2561075B1 (en) 2010-04-23 2018-06-27 University of Massachusetts Aav-based treatment of cholesterol-related disorders
US8785413B2 (en) 2010-09-27 2014-07-22 Florida Atlantic University Research Corporation Materials and methods for the treatment of pathological neovascularization in the eye
EP2673286B1 (en) 2011-02-12 2019-07-03 University of Iowa Research Foundation Therapeutic compounds
AU2012219380B2 (en) 2011-02-17 2017-04-13 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Compositions and methods for altering tissue specificity and improving AAV9-mediated gene transfer
EP2500434A1 (en) 2011-03-12 2012-09-19 Association Institut de Myologie Capsid-free AAV vectors, compositions, and methods for vector production and gene delivery
US20140147418A1 (en) 2011-04-15 2014-05-29 The Us Of America, As Represented By The Secretary Department Of Health And Human Services Aav mediated ctla-4 gene transfer to treat sjogren's syndrome
EP3318634A1 (en) 2011-04-21 2018-05-09 University of Massachusetts Raav-based compositions and methods for treating diseases involving dominant-negative or gain of function mutations
US8609088B2 (en) 2011-05-10 2013-12-17 Regents Of The University Of Minnesota Intranasal delivery of therapeutic enzymes to the central nervous system for the treatment of lysosomal storage diseases
WO2013013061A1 (en) 2011-07-19 2013-01-24 University Of Vermont And State Agricultural College Methods and compounds for treating cancer
US9393221B2 (en) 2011-07-20 2016-07-19 The General Hospital Corporation Methods and compounds for reducing intracellular lipid storage
US10184151B2 (en) 2011-10-11 2019-01-22 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Micrornas in neurodegenerative disorders
US20130142861A1 (en) 2011-12-05 2013-06-06 National Yang Ming University Compositions And Method For Detecting And Treating Abnormal Liver Homeostasis And Hepatocarcinogenesis
CA2864879C (en) 2012-02-17 2021-07-20 The Children's Hospital Of Philadelphia Aav vector compositions and methods for gene transfer to cells, organs and tissues
US20150160224A1 (en) 2012-04-27 2015-06-11 Eastern Virginia Medical School Quantitation of biomarkers for the detection of prostate cancer
JP6385920B2 (en) 2012-05-09 2018-09-05 オレゴン ヘルス アンド サイエンス ユニバーシティー Adeno-associated virus plasmid and vector
EP2861733B1 (en) * 2012-05-30 2020-10-07 Rowan University Metabolic therapy for oxidative stress in the brain through targeted neuronal catabolism of n-acetyl-aspartic acid
EP3536795A3 (en) 2012-06-21 2019-12-11 Association Institut de Myologie Widespread gene expression
EP4299741A3 (en) 2012-12-12 2024-02-28 The Broad Institute, Inc. Delivery, engineering and optimization of systems, methods and compositions for sequence manipulation and therapeutic applications
NZ629569A (en) 2013-01-14 2018-07-27 Recombinetics Inc Hornless livestock
AU2014244167A1 (en) 2013-03-13 2015-10-08 The Children's Hospital Of Philadelphia Adeno-associated virus vectors and methods of use thereof
CN105163764B (en) 2013-03-15 2019-11-12 北卡罗来纳-查佩尔山大学 Methods and compositions for dual glycan-conjugated AAV vectors
DK2986635T3 (en) 2013-04-18 2019-01-28 Fond Telethon EFFECTIVE DELIVERY OF BIG GENES THROUGH DUAL-AAV VECTORS
US10006049B2 (en) 2013-05-16 2018-06-26 University Of Florida Research Foundation, Incorporated Hairpin mRNA elements and methods for the regulation of protein translation
US10704060B2 (en) 2013-06-05 2020-07-07 Duke University RNA-guided gene editing and gene regulation
BR112015031608A2 (en) 2013-06-17 2017-08-22 Massachusetts Inst Technology APPLICATION AND USE OF CRISPR-CAS SYSTEMS, VECTORS AND COMPOSITIONS FOR LIVER TARGETING AND THERAPY
US10155794B2 (en) 2013-07-16 2018-12-18 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Compositions and methods for treatment of disorders related to CEP290
CA2919995A1 (en) 2013-08-05 2015-02-12 Academisch Ziekenhuis Leiden H.O.D.N. Leids Universitair Medisch Centrum Recombinant aav-crumbs homologue composition and methods for treating lca-8 and progressive rp
PT3039146T (en) 2013-08-27 2020-08-11 The Res Institute At Nationwide Childrens Hospital Products and methods for treatment of amyotrophic lateral sclerosis
GB201401707D0 (en) 2014-01-31 2014-03-19 Sec Dep For Health The Adeno-associated viral vectors
GB201403684D0 (en) 2014-03-03 2014-04-16 King S College London Vector
WO2015127128A2 (en) * 2014-02-19 2015-08-27 University Of Massachusetts Recombinant aavs having useful transcytosis properties
PL3119892T3 (en) 2014-03-17 2021-11-29 The Hospital For Sick Children Beta-hexosaminidase protein variants and associated methods for treating gm2 gangliosdoses
AU2015231294B2 (en) 2014-03-18 2020-10-29 University Of Massachusetts rAAV-based compositions and methods for treating amyotrophic lateral sclerosis
US10975391B2 (en) 2014-04-25 2021-04-13 University Of Massachusetts Recombinant AAV vectors useful for reducing immunity against transgene products
PE20170260A1 (en) 2014-05-02 2017-04-12 Genzyme Corp VECTORS OF AAV FOR GENE THERAPY OF THE RETINA AND CNS
RU2711147C2 (en) 2014-05-20 2020-01-15 Юниверсити Оф Айова Рисерч Фаундейшн Therapeutic compounds for treating huntington's disease
CA2964272A1 (en) 2014-10-21 2016-04-28 Guangping Gao Recombinant aav variants and uses thereof
US20190000940A1 (en) 2015-07-31 2019-01-03 Voyager Therapeutics, Inc. Compositions and methods for the treatment of aadc deficiency
DK3364997T5 (en) 2015-10-22 2024-09-30 Univ Massachusetts ASPARTOACYLASE GENE THERAPY FOR THE TREATMENT OF CANAVAN'S DISEASE
US11413356B2 (en) 2016-04-15 2022-08-16 University Of Massachusetts Methods and compositions for treating metabolic imbalance
WO2023205600A2 (en) 2022-04-18 2023-10-26 University Of Massachusetts Use of endogenous aspartoacylase promoter elements for tissue-restricted expression of gene therapies

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017070525A1 (en) 2017-04-27
EP3364997A4 (en) 2019-07-03
EP3364997B1 (en) 2024-01-17
CA3002982A1 (en) 2017-04-27
US12491235B2 (en) 2025-12-09
EP3364997A1 (en) 2018-08-29
US20220257731A1 (en) 2022-08-18
US11253576B2 (en) 2022-02-22
DK3364997T3 (en) 2024-04-22
US20180311323A1 (en) 2018-11-01
DK3364997T5 (en) 2024-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2978086T3 (en) Aspartoacylase gene therapy in the treatment of Canavan disease
JP6941632B2 (en) CNS targeting AAV vector and how to use it
JP7709201B2 (en) rAAV Vectors for the Treatment of GM1 and GM2 Gangliosidosis
Gessler et al. Redirecting N-acetylaspartate metabolism in the central nervous system normalizes myelination and rescues Canavan disease
EP3254702B1 (en) Aav/xbp1s-ha virus, gene therapy method and use thereof in the optimisation and improvement of learning, memory and cognitive capacities
US11413356B2 (en) Methods and compositions for treating metabolic imbalance
CA3002982C (en) Methods and compositions for treating metabolic imbalance in neurodegenerative disease
CN116723868A (en) Methods of treating neurological disorders
HK1260253A1 (en) Aspartoacylase gene therapy in the treatment of canavan disease
HK1260253B (en) Aspartoacylase gene therapy in the treatment of canavan disease
HK40012157A (en) Cns targeting aav vectors and methods of use thereof